Giới thiệu về vòng bi

Nội dung chính:

Cấu trúc và chức năng

Cấu trúc

NSK đã có những đóng góp quan trọng cho sự tăng trưởng và tiến bộ của các ngành công nghiệp khác nhau dựa vào máy móc. Là nhà sản xuất vòng bi toàn diện, NSK đáp ứng nhu cầu trong nhiều lĩnh vực.

Một số lượng lớn vòng bi có thể được tìm thấy xung quanh chúng ta. Lấy ô tô làm ví dụ; có 100 đến 150 vòng bi trong một chiếc ô tô thông thường. Nếu không có vòng bi, bánh xe sẽ rung lắc và lắc lư, hộp số không thể sang số và chuyến đi sẽ rất gập ghềnh!

Vòng bi không chỉ được sử dụng trong xe cộ mà còn được sử dụng trong tất cả các loại máy móc bao gồm:

Xe lửa
Máy bay
Máy giặt
Tủ lạnh
Máy điều hoà
Máy hút bụi
Máy photocopy
Máy tính
Vệ tinh và hơn thế nữa

Vòng bi nâng cao chức năng của máy móc và giúp tiết kiệm năng lượng. Vòng bi thực hiện công việc một cách thầm lặng trong môi trường khắc nghiệt, ẩn bên trong thiết bị mà chúng ta không thể nhìn thấy. Tuy nhiên, chúng rất quan trọng để hoạt động ổn định và đảm bảo hiệu suất cao nhất.

Thuật ngữ “mang” xuất phát từ từ “chịu” theo nghĩa “hỗ trợ” và “mang gánh nặng”. Điều này đề cập đến thực tế là vòng bi hỗ trợ và chịu tải trọng của các trục quay.

Vòng bi: Ổ lăn sử dụng bi làm con lăn.

Vòng bi lăn: Ổ lăn sử dụng con lăn làm con lăn.

Hình 1. Vòng bi và vòng bi lăn

Vòng bi lăn điển hình được tạo thành từ vòng ngoài , vòng trong , các con lăn và lồng được sắp xếp với nhau theo một cấu trúc đơn giản.

Hình 2. Cấu tạo cơ bản của vòng bi lăn

Chức năng

Chức năng cơ bản của vòng bi chủ yếu là giảm ma sát cơ học.

Giảm ma sát có nghĩa là:

Máy móc sẽ hoạt động hiệu quả hơn,
Sẽ ít mài mòn do ma sát hơn, kéo dài tuổi thọ vận hành của máy và
Có thể tránh được hiện tượng mài mòn, ngăn ngừa hư hỏng cơ học.

Với khả năng giảm ma sát và truyền lực hiệu quả, vòng bi góp phần giảm mức tiêu thụ năng lượng. Đây chỉ là một cách mà vòng bi giúp làm cho máy móc thân thiện hơn với môi trường.

Lịch sử của vòng bi

Vòng bi hoạt động theo nguyên tắc chuyển động lăn và trượt, những khái niệm được con người biết đến trong suốt lịch sử, với ví dụ về xây dựng ở Lưỡng Hà cổ đại có niên đại khoảng 800 năm trước Công nguyên.

Mãi về sau, thiên tài nổi tiếng thời Phục hưng Leonardo da Vinci mới nảy ra ý tưởng về một cấu trúc rất giống cấu trúc được sử dụng trong các ổ lăn hiện đại. Nền văn minh dựa trên máy móc ra đời trong cuộc Cách mạng Công nghiệp thế kỷ 18 đã dẫn đến sự phát triển nhanh chóng của vòng bi hiện đại.

Năm 1916, NSK bắt đầu sản xuất vòng bi chuyên dụng đầu tiên tại Nhật Bản; tuy nhiên, phải đến sau khi Thế chiến thứ hai kết thúc, công nghệ vòng bi của Nhật Bản mới đạt được tiến bộ đáng kể. Năm 1955 đánh dấu sự khởi đầu tăng trưởng nhu cầu về ô tô cá nhân, bên cạnh các thiết bị gia dụng như máy giặt, tủ lạnh và máy điều hòa không khí.

Trong môi trường này, người tiêu dùng Nhật Bản yêu cầu các thiết bị phải im lặng. Tuy nhiên, các nhà sản xuất vòng bi bên ngoài Nhật Bản ít chú trọng đến việc kiểm soát tiếng ồn, vì vậy các nhà sản xuất Nhật Bản đã tiến hành xây dựng bí quyết thông qua nỗ lực nghiên cứu và phát triển nhằm phát triển các vòng bi yên tĩnh nhất thế giới. Sau đó, vòng bi Nhật Bản nổi tiếng về độ êm ái đã được xuất khẩu sang Hoa Kỳ và Châu Âu, với sự phát triển không ngừng mang lại những tiến bộ vượt bậc về độ bền và độ tin cậy. Gần đây, các thông số kỹ thuật của ổ trục đã được tiêu chuẩn hóa theo tiêu chuẩn ISO quốc tế.

Ngày nay, vòng bi do Nhật Bản sản xuất được cả thế giới ngưỡng mộ vì hiệu suất cao và chất lượng cao. Người ta cho rằng có khoảng 3 tỷ vòng bi được sản xuất hàng năm tại Nhật Bản, trong đó hơn 40% được sử dụng cho ô tô. Gần 30% được xuất khẩu.

Vòng bi tiếp tục được phát triển và cải tiến trên toàn cầu, với nghiên cứu tập trung vào việc giảm ma sát hơn nữa để đáp ứng nhu cầu thay đổi. NSK và các nhà sản xuất vòng bi khác tiếp tục nỗ lực R&D chuyên sâu nhằm:

Giảm cân
Làm cho vòng bi nhỏ gọn hơn
Kéo dài cuộc sống
Tiết kiệm năng lượng và giảm tác động môi trường

Các loại vòng bi hiện nay

Bất cứ thứ gì có thể được gọi là máy móc đều luôn kết hợp với vòng bi ở một mức độ nào đó. Vòng bi phải đáp ứng rất nhiều nhu cầu khác nhau và chúng không ngừng phát triển để đáp ứng các yêu cầu thay đổi và ứng dụng mới.

Vòng bi rãnh sâu: Là loại ổ trục được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới, DGBB phù hợp với vô số ứng dụng.
Vòng bi lực đẩy tiếp xúc góc: Ở loại này, các quả bóng tiếp xúc với mương vòng trong và vòng ngoài theo một góc. Loại ổ trục này có thể chịu tải hướng tâm và hướng trục.
Vòng bi lực đẩy: Vòng bi chặn có khả năng chịu tải theo phương dọc trục (tải trọng đẩy). Họ có thể hỗ trợ tải khá nặng.
Vòng bi lăn hình trụ (EW): Con lăn hình trụ được sử dụng làm bộ phận lăn để có khả năng chịu tải cao hơn.
Vòng bi lăn hình trụ (EM): Cùng một loại ổ trục có thể được chế tạo bằng các vật liệu khác nhau. CRB này có lồng được làm từ đồng thau gia công.
Vòng bi côn: Hình dạng côn của các con lăn cho phép TRB chịu tải trọng hướng trục và hướng tâm kết hợp.
Ổ con lăn tròn: SRB sẽ tự động căn chỉnh và có thể bù đắp cho một số sai lệch giữa các vòng trong quá trình hoạt động.
Vòng bi kim lực đẩy: Con lăn nhỏ gọn cho phép thiết kế tiết kiệm không gian trong các ứng dụng chật hẹp như máy bơm và máy nén.
Lắp ráp lồng và con lăn: Vòng bi dễ điều khiển này cho phép bôi trơn hiệu quả, ngay cả ở tốc độ cao.

Hình 3. Các loại vòng bi

Thế giới vòng bi tuyệt vời

Tốc độ & Độ chính xác: Vòng bi siêu nhỏ 400.000 vòng/phút

Máy khoan nha khoa sử dụng vòng bi chuyên dụng có thể quay với tốc độ cực cao. Tay khoan tuabin khí này sử dụng vòng bi có độ chính xác cực cao với đường kính trong 3 mm, đường kính ngoài 6 mm và chiều rộng chỉ hơn 2 mm, thậm chí còn tồn tại những vòng bi nhỏ hơn.

Những vòng bi này hỗ trợ tốc độ đáng kinh ngạc 400.000 vòng quay mỗi phút. Tốc độ cực cao này cùng với khả năng xoay cực kỳ chính xác, gần như loại bỏ rung động ở tay khoan, giúp đảm bảo điều trị an toàn và thoải mái.

Hình 4. Vòng bi siêu nhỏ 400.000 vòng/phút

Vòng bi có đủ kích cỡ từ vi mô đến lớn

Kích thước của vòng bi rất khác nhau: Vòng bi thu nhỏ nhỏ nhất thế giới có đường kính trong 0,6 mm, đường kính ngoài 2 mm và chiều rộng 0,8 mm để sử dụng trong động cơ siêu nhỏ gọn.

Ở một thái cực khác, có những vòng bi khổng lồ với đường kính ngoài 6 mét nặng hơn 15 tấn. Những bộ phận khổng lồ này được sử dụng trong các máy khoan khổng lồ để đào các đường hầm như Đường hầm eo biển nối Pháp và Anh dưới eo biển Dover.

Hình 5. Kích thước thay đổi từ 2 mm đến 6 mét

Vòng bi giúp chúng ta bay cao an toàn

Vòng bi cũng được sử dụng trong trục chính của động cơ phản lực V2500 trên máy bay chở khách quốc tế. Các con lăn trong các vòng bi này di chuyển với tốc độ 160 mét/giây, tương đương 580 km/h. Lần tiếp theo khi bay, bạn có thể ngồi lại và ngạc nhiên trước cách các vòng bi tốc độ cao, hiệu suất cao duy trì hoạt động nhanh, mạnh mẽ và kéo dài của động cơ phản lực.

Độ chính xác ở cấp độ nanomet

Không quá lời khi nói rằng độ chính xác của một chiếc máy được quyết định bởi độ chính xác quay của các ổ trục bên trong. Một ổ đỡ đỡ mỗi đầu của một trục quay. Nếu có độ lệch quá lớn từ tâm trục đó thì máy không thể hoạt động với hiệu suất cao.

Vòng bi có độ chính xác cực cao có thể hạn chế những lỗi này ở mức nanomet (để tham khảo, 1 nm bằng một phần tỷ mét!) Độ lệch của trục trung tâm trong ổ đĩa cứng PC được giữ ở mức dưới 100 nm nhờ độ chính xác cực cao vòng bi. Mức độ chính xác cao này được xác định bằng các biện pháp kiểm soát chặt chẽ về độ chính xác của các con lăn trong quá trình sản xuất.

Hiệu suất đã được chứng minh ngay cả trong không gian

Vòng bi cũng rất cần thiết cho sự phát triển không gian. Dữ liệu trong các bản tin thời tiết, chương trình phát sóng trên TV và hệ thống định vị ô tô đều đến với chúng ta từ các vệ tinh quay quanh trái đất. Mỗi vệ tinh có một thiết bị được gọi là bánh đà giúp duy trì vị trí và hướng chính xác với sự trợ giúp của vòng bi có độ chính xác cực cao. Những vòng bi như vậy đã quay liên tục trong không gian trong hơn 15 năm qua!

Chịu được nhiệt độ khắc nghiệt

Quay trơn tru trong hydro lỏng ở -253°C, vòng bi được sử dụng trong máy bơm nhiên liệu lỏng của tên lửa không gian phải đối mặt với nhiệt độ lạnh nhất có thể tưởng tượng được. Ở một thái cực khác, vòng bi hiệu suất cao trong máy quét CT và các thiết bị y tế khác phải đối mặt với nhiệt độ cao. Ngay cả trong ống chân không nơi tia X được tạo ra và nhiệt độ lên tới 300 đến 500°C, vòng bi vẫn tiếp tục quay, giúp chúng ta duy trì sức khỏe.

Tương lai của vòng bi

Với vai trò to lớn như vậy đối với tất cả các máy móc chuyển động, những tiến bộ trong vòng bi cuối cùng sẽ có tác động to lớn đến thế giới nói chung. Hãy cùng xem xét một số lĩnh vực chính mà các kỹ sư ổ trục đang nỗ lực hướng tới.

Tiết kiệm năng lượng nhiều hơn

Máy càng nhỏ thì các bộ phận của nó càng nhỏ. Việc giảm kích thước này đi kèm với yêu cầu cao hơn về độ chính xác, vì ngay cả một lượng ma sát nhỏ cũng có thể dẫn đến hỏng hóc. Hơn nữa, tổng mức tiêu thụ năng lượng của ngay cả những thiết bị nhỏ gọn nhất cũng rất lớn khi xem xét trên quy mô toàn cầu. Để tiết kiệm năng lượng hơn nữa, NSK tiếp tục tìm kiếm những cách tốt hơn nữa để giảm ma sát với vòng bi.

Thông tin xác thực sạch hơn

Tinh chỉnh công nghệ vòng bi mang lại lợi ích cho môi trường vì những cải tiến được thực hiện để cải thiện ma sát giúp giảm năng lượng mà thiết bị sử dụng. Ví dụ, trong ô tô, vòng bi nhỏ gọn có độ ma sát thấp hơn có thể giảm trọng lượng xe và đảm bảo vận hành trơn tru đồng thời cải thiện khả năng tiết kiệm nhiên liệu với lượng khí thải CO2 ít hơn. Ngoài ra, hầu hết các vòng bi đều được làm từ thép không chứa các chất hóa học độc hại. Thép vòng bi có thể được tái chế thành vật liệu mới và bản thân vòng bi là ứng cử viên tuyệt vời để tái chế và tái sử dụng.

Tiện nghi cao hơn

Ngoài việc hoàn thành chức năng của mình, máy móc phải vừa dễ sử dụng vừa an toàn cho môi trường. Mặc dù sản xuất từ lâu đã là trọng tâm nhưng nhu cầu đang chuyển sang ưu tiên các thiết bị giúp cá nhân tận hưởng cuộc sống trọn vẹn hơn và đóng góp cho xã hội thông qua giáo dục, dịch vụ y tế, phúc lợi và giải trí. Công việc đang được tiến hành để cải thiện khả năng thích ứng của vòng bi để sử dụng trong các vai trò và chức năng mới này.

Công ty cổ phần Bách Liên – VietMRO là nhà cung cấp chính hãng các sản phẩm của NSK. Với tầm nhìn đổi mới trong chuỗi cung ứng hàng hóa công nghiệp dựa trên sức mạnh của công nghệ, chúng tôi mong muốn tạo ra một trang web tiêu biểu cung cấp đầy đủ các sản phẩm và dịch vụ MRO cho các nhà máy sản xuất, tổ hợp thương mại, cũng như các dự án xây dựng... Đây sẽ là nơi mà tất cả các nhu cầu mua sắm cho hoạt động sản xuất được đáp ứng chỉ trong "1 chạm". Liên hệ ngay tới hotline 096.394.1881 để biết thêm thông tin hữu ích khác.

Nguồn: Theo ban biên tập của NSK

[danh_sach_bai_viet_lien_quan_trong_content]