Vòng cách vòng bi: Vật liệu, các loại và giới hạn nhiệt độ

Vòng cách không chịu tải. Tuy vậy, chính bộ phận này quyết định vòng bi có thể quay nhanh đến đâu, làm việc ở nhiệt độ nào và được phép rửa bằng chất gì.

Sự kết hợp đó khiến vòng cách trở thành bộ phận có ảnh hưởng lớn nhất nhưng lại thường bị người mua bỏ quên trên đơn hàng. Thông tin về vòng cách nằm trong hậu tố. Đây cũng là phần mà các nhà sản xuất ngừng tuân theo ISO và bắt đầu dùng hệ mã riêng. Các giới hạn thường được rút gọn thành một con số nhiệt độ duy nhất, trong khi ở một trường hợp quan trọng, con số đó hoàn toàn không tồn tại. Hướng dẫn này trình bày chức năng của vòng cách và khả năng chịu đựng thực tế của từng vật liệu. Sau đó, bài viết tách kiểu dẫn hướng thành một quyết định riêng, đối chiếu mã giữa các hãng, kiểm tra dữ liệu danh mục khi bỏ hẳn vòng cách và cuối cùng là các dạng hư hỏng của vòng cách. Nếu cần hiểu cấu trúc ký hiệu trước, hãy bắt đầu với hướng dẫn cách đọc mã vòng bi.

Điểm chính

• Vòng cách tách và giữ khoảng cách giữa các phần tử lăn, dẫn hướng chúng qua cung không chịu tải và giữ các vòng bi có thể tách rời thành một cụm hoàn chỉnh. ISO 5593:2023 là tiêu chuẩn thuật ngữ định nghĩa các khái niệm này.
• Vật liệu đặt ra giới hạn nhiệt độ. SKF quy định vòng cách thép làm việc đến 300 °C và vòng cách đồng thau đến 250 °C. Polyamide không có một con số duy nhất: nhiệt độ cho phép là mức vẫn bảo đảm ít nhất 10 000 giờ tuổi thọ lão hóa của vòng cách trong chất bôi trơn đang dùng.
• Chất bôi trơn cũng làm lão hóa vòng cách polymer, không chỉ riêng nhiệt độ. PA66 gia cường sợi thủy tinh không được làm việc trên 70 °C trong môi trường amoniac, hoặc liên tục dưới −40 °C, nơi vật liệu mất tính đàn hồi. PA46 chịu được nhiệt độ cao hơn PA66 15 °C. PEEK không có dấu hiệu lão hóa đến 200 °C nhưng hóa mềm ở 150 °C, nên bị giới hạn ở mức này khi chạy tốc độ cao.
• Kiểu dẫn hướng là một quyết định riêng, độc lập với vật liệu. Vòng cách có thể được định tâm bởi phần tử lăn hoặc được dẫn hướng trên bề mặt của một vòng. SKF chỉ định dẫn hướng theo vòng cho một số tổ hợp kích thước và dãy vòng bi nhằm hạn chế ứng suất tiếp xúc giữa phần tử lăn và vòng cách.
• Mã không dùng chung giữa các hãng. Vòng cách đồng thau gia công là M ở SKF nhưng là FY ở Koyo. Koyo tách vật liệu và kiểu dẫn hướng thành hai vị trí khác nhau trong ký hiệu, còn SKF gộp cả hai vào một chữ cái.
• Bỏ vòng cách là một sự đánh đổi, không phải nâng cấp. Trên một cặp vòng bi SKF cùng kích thước đã được xác minh, loại đủ con lăn chịu tải tĩnh cao hơn 17% nhưng mất 70% tốc độ giới hạn.

Vòng cách vòng bi thực sự làm gì?

Vòng cách thực hiện bốn chức năng. Nó tách các phần tử lăn để chúng không cọ vào nhau, đồng thời phân bố đều các phần tử quanh rãnh lăn để tải được chia sẻ. Nó dẫn hướng các phần tử lăn qua cung không chịu tải. Với vòng bi có thể tách rời, vòng cách còn giữ toàn bộ chi tiết thành một cụm để thao tác và lắp đặt. Vòng cách, vòng giữ và vòng phân cách là ba cách gọi cùng một bộ phận. ISO 5593:2023, tiêu chuẩn thuật ngữ ổ lăn, quy định các khái niệm này, bao gồm vòng cách dạng cửa sổ: vòng cách liền khối có các túi bao quanh phần tử lăn.

Không chức năng nào trong bốn chức năng trên là truyền tải. NTN nêu thẳng trong danh mục tổng quát rằng vòng cách giữ các phần tử lăn ở bước đều và tải không bao giờ tác dụng trực tiếp lên vòng cách (NTN, CAT. No. 2203).

Thay vào đó, vòng cách phải chịu một tổ hợp ứng suất khá đặc thù và bất lợi. SKF liệt kê lực ma sát, va đập, ly tâm và quán tính, đồng thời lưu ý vòng cách có thể bị ảnh hưởng hóa học bởi một số dung môi hữu cơ hoặc chất làm mát, chất bôi trơn và phụ gia bôi trơn (SKF). Chính danh sách này lý giải vì sao vật liệu là yếu tố chi phối khi chọn vòng cách. Một chi tiết không chịu tải không được chọn chủ yếu theo độ bền; nó được chọn theo cách làm việc ở nhiệt độ, trong môi trường hóa chất cụ thể và tại một tốc độ nhất định.

Vòng cách vòng bi được làm từ vật liệu gì?

Bốn nhóm vật liệu bao quát gần như toàn bộ ứng dụng: thép tấm dập, thép hoặc đồng thau gia công, polyamide đúc phun và PEEK cho tốc độ cao hoặc môi trường hóa chất khắc nghiệt. Giới hạn nhiệt độ của chúng chênh lệch đáng kể. SKF quy định vòng cách thép có nhiệt độ vận hành đến 300 °C (570 °F) và vòng cách đồng thau đến 250 °C (480 °F) (SKF).

Các loại thép không thể thay thế cho nhau hoàn toàn như vẻ ngoài của chúng. Vòng cách thép tấm dập được làm từ thép cacbon thấp. Chúng nhẹ, có độ bền tương đối cao và ở một số loại vòng bi còn được xử lý bề mặt để giảm ma sát và mài mòn trong điều kiện khắc nghiệt. Vòng cách thép gia công thường làm từ thép kết cấu không hợp kim. SKF lưu ý rằng vòng cách thép gia công không bị ảnh hưởng bởi chất bôi trơn gốc dầu khoáng hoặc dầu tổng hợp thường dùng trong ổ lăn, cũng như dung môi hữu cơ dùng để rửa vòng bi. Điểm cuối cùng đặc biệt quan trọng nếu chi tiết được rửa giữa các kỳ bảo dưỡng.

Đồng thau có đặc tính hóa học tương tự. Phần lớn vòng cách đồng thau được gia công từ đồng thau đúc hoặc đồng thau biến dạng, không bị ảnh hưởng bởi hầu hết chất bôi trơn vòng bi thông dụng, kể cả dầu và mỡ tổng hợp, đồng thời có thể rửa bằng dung môi hữu cơ. Bảng ký hiệu của Koyo nêu cụ thể hơn vật liệu dùng cho vòng cách gia công của hãng: đồng thau đúc độ bền cao (Koyo).

Có một ngoại lệ cần ghi nhớ khi đặt hàng, vì nó chia đồng thau thành hai phương án hoàn toàn khác nhau. Trong các ứng dụng như máy nén lạnh sử dụng amoniac, SKF chỉ định vòng cách đồng thau gia công hoặc vòng cách thép và loại trừ vòng cách đồng thau tấm dập. Trong môi trường này, đồng thau tấm và đồng thau gia công không thể thay thế cho nhau dù đều là đồng thau.

Các giới hạn nhiệt độ và lưu ý về hóa chất lấy từ SKF; hàng về nhựa phenolic lấy từ bảng ký hiệu của Koyo. Để tìm hiểu vật liệu vòng và con lăn bao quanh các vòng cách này, xem hướng dẫn về vật liệu vòng bi máy cán.

Vì sao vòng cách polyamide được đánh giá theo tuổi thọ thay vì nhiệt độ?

Vòng cách polymer không hỏng ngay tại một ngưỡng nhiệt độ; nó lão hóa. Tốc độ lão hóa phụ thuộc vào nhiệt độ, thời gian và môi trường tiếp xúc, mà trong thực tế chủ yếu là chất bôi trơn. Vì vậy, SKF không công bố một con số duy nhất cho polyamide. Hãng xác định nhiệt độ vận hành cho phép là mức nhiệt bảo đảm tuổi thọ lão hóa của vòng cách ít nhất 10 000 giờ vận hành (SKF).

Định nghĩa này chính là câu trả lời, nhưng không có dạng mà phần lớn người dùng mong đợi. Khi hỏi "nylon chịu được nhiệt độ bao nhiêu", bạn đang hỏi một tính chất của nhựa. Câu trả lời chính xác lại là tính chất tổng hợp của nhựa, chất bôi trơn và tuổi thọ yêu cầu.

PA66 là vật liệu phổ biến nhất cho vòng cách đúc phun, có hoặc không gia cường sợi thủy tinh, nhờ cân bằng tốt giữa độ bền và tính đàn hồi. Cơ tính của vật liệu phụ thuộc vào nhiệt độ và suy giảm do lão hóa. SKF phân loại chất bôi trơn thành loại có tính xâm thực hoặc ôn hòa, và nhiệt độ cho phép thay đổi theo từng nhóm. Vì vậy, vòng cách polyamide có phù hợp với ứng dụng hay không phụ thuộc vào điều kiện vận hành và yêu cầu tuổi thọ, không thể quyết định bằng một giá trị tra cứu duy nhất.

Có hai giới hạn đủ rõ để ghi nhớ. Một số môi trường xâm thực mạnh hơn các chất được nêu trong bảng chất bôi trơn của SKF. Amoniac trong máy nén lạnh là ví dụ cụ thể; trong môi trường này, PA66 gia cường sợi thủy tinh không được dùng trên 70 °C (160 °F). Ở đầu nhiệt độ thấp, polyamide mất tính đàn hồi khi lạnh, vì vậy không dùng PA66 gia cường sợi thủy tinh khi nhiệt độ vận hành liên tục dưới −40 °C (−40 °F).

Khi PA66 không còn đủ dư địa, có hai cấp nâng cao hơn. PA46 gia cường sợi thủy tinh có nhiệt độ vận hành cho phép cao hơn 15 °C (25 °F) so với PA66 và là vật liệu vòng cách tiêu chuẩn cho một số vòng bi tang trống CARB cỡ nhỏ và trung bình. Bước tiếp theo là PEEK gia cường sợi thủy tinh, phù hợp với tốc độ cao, yêu cầu kháng hóa chất hoặc nhiệt độ cao. PEEK không có dấu hiệu lão hóa do nhiệt độ hoặc phụ gia dầu đến 200 °C (390 °F). Tuy nhiên, giới hạn khi chạy tốc độ cao thấp hơn, ở 150 °C (300 °F), vì đây là nhiệt độ hóa mềm của polymer. Vòng cách PEEK thường có trên vòng bi cầu và vòng bi đũa trụ lai hoặc siêu chính xác; đây cũng là nơi chúng xuất hiện trong hướng dẫn về vòng bi gốm và vòng bi lai.

Một số nhà sản xuất khác công bố con số duy nhất, và hai cách trình bày vẫn tương thích nếu hiểu rằng chúng mô tả hai vấn đề khác nhau. NTN quy định vòng cách polyamide T2 chịu 120 °C ở nhiệt độ đỉnh và 100 °C khi vận hành liên tục; đó là giới hạn thiết kế cho chính vòng cách đó trong điều kiện làm việc thông thường. Định nghĩa theo tuổi thọ lão hóa của SKF cho biết điều gì xảy ra ở hai phía của con số như vậy với một chất bôi trơn cụ thể. Hãy dùng giới hạn của nhà sản xuất cho vòng cách bạn đặt mua, đồng thời áp dụng cách đánh giá theo tuổi thọ lão hóa khi chất bôi trơn hoặc chế độ làm việc khác thường.

Hệ quả thực tế là lựa chọn chất bôi trơn và lựa chọn vòng cách phải được xem là một quyết định chung, không phải hai quyết định độc lập. Khi đổi mỡ, nhiệt độ cho phép của vòng cách cũng thay đổi theo. Hướng dẫn về bôi trơn vòng bi trình bày phần hóa học và phụ gia của sự kết hợp này.

Định tâm theo bi hay dẫn hướng theo vòng? Cách vòng cách được định vị

Vật liệu chỉ là một nửa của thông số vòng cách. Nửa còn lại là cách vòng cách được định vị, và đây thực sự là một quyết định riêng. Vòng cách được định tâm bởi các phần tử lăn mà nó giữ, hoặc được dẫn hướng trên bề mặt của vòng trong hay vòng ngoài. Phương án sử dụng phụ thuộc vào kích thước, dãy vòng bi, tốc độ và phương pháp lắp ráp vòng bi.

SKF giải thích cơ sở kỹ thuật thay vì chỉ coi kiểu dẫn hướng là một đặc điểm lạ trong danh mục. Một số loại vòng bi cần vòng cách chẻ đôi hoặc kiểu lắp bật vì vòng cách được lắp sau khi các vòng và phần tử lăn đã ghép thành cụm sơ bộ. Một số loại khác cần vòng cách dẫn hướng theo con lăn để tạo thành cụm tự giữ. Ngoài ra, các vòng bi thuộc một số tổ hợp kích thước và dãy nhất định cần vòng cách dẫn hướng theo vòng để hạn chế ứng suất tiếp xúc giữa phần tử lăn và vòng cách (SKF). Theo đúng thứ tự này, ba lý do cho thấy kiểu dẫn hướng trước hết được quyết định bởi phương pháp lắp ráp, khả năng tự giữ thành cụm và ứng suất tiếp xúc, chứ không phải sở thích.

Bề mặt dẫn hướng tạo ra một tiếp xúc trượt không tồn tại ở vòng cách định tâm theo bi, và tiếp xúc này cần được bôi trơn. Đó là ý nghĩa của hậu tố S trong hệ SKF: rãnh bôi trơn trên bề mặt dẫn hướng. Nếu thấy MAS hoặc MBS trong ký hiệu, điểm khác biệt chính là rãnh này.

Vòng cách còn được phân loại theo phương pháp chế tạo thay vì vị trí dẫn hướng. NTN chia thành loại dập, gia công và tạo hình (NTN, CAT. No. 2203). Bảng ký hiệu của Koyo có thêm loại thứ tư: vòng cách kiểu chốt bằng thép cacbon, mã FP, dùng trên vòng bi con lăn cỡ lớn với các chốt xuyên qua con lăn đã khoan lỗ. Vòng cách cỡ lớn dẫn hướng theo vòng thường gặp trong các kích thước được trình bày ở hướng dẫn về vòng bi đũa trụ bốn dãy.

Kiểu dẫn hướng không phải là cấp chính xác. Loại vòng cách và cấp dung sai là hai thông số độc lập, cũng như cấp khe hở và cấp dung sai; xem bài cấp ABEC và cấp dung sai ISO 492 để hiểu sự khác biệt.

Cách đọc hậu tố vòng cách giữa các hãng

Mã vòng cách thể hiện đồng thời vật liệu và kiểu định tâm, nhưng không có tiêu chuẩn nào điều chỉnh cách mã hóa. Mỗi nhà sản xuất sử dụng hệ riêng, vì vậy đối chiếu hậu tố theo từng chữ cái rất dễ cho ra vòng bi đúng kích thước nhưng sai cấu hình.

Hệ thống ký hiệu vòng bi cầu rãnh sâu của SKF đặc biệt rõ ràng vì nêu cụ thể kiểu định tâm cho từng mã vòng cách (SKF):

M, MA và MB đều chỉ vòng cách đồng thau gia công. Chữ cái theo sau cho biết vòng cách được định vị ở đâu, tạo ra khác biệt thực tế về ma sát, đường dẫn chất bôi trơn và cách làm việc khi tăng tốc. Gộp chúng thành một mã chỉ vì cùng vật liệu là lỗi đặt hàng phổ biến.

JEM cần được giải thích riêng vì đây là mã vòng cách âm thầm thay đổi thêm hai đặc tính không thuộc vòng cách. SKF ghi rõ đây là "ký hiệu dùng cho thị trường phụ tùng và chỉ xuất hiện trên bao bì. Bản thân vòng bi được khắc theo hệ thống ký hiệu SKF." Hãng còn cho biết hậu tố này "đồng thời chỉ khe hở trong C3 và mỡ GJN đối với vòng bi được làm kín ở cả hai phía." Vì vậy, một mã sản phẩm trông như biến thể vòng cách thực tế còn thay đổi cả khe hở. Nếu vòng bi JEM từng chạy khác loại J mà bạn dự kiến, đây chính là lý do; hướng dẫn về cấp khe hở trong giải thích tác động của việc chuyển sang C3.

Tiếp theo, hãy so sánh với một hãng khác. Koyo công bố mã vòng cách bằng một hệ chữ cái hoàn toàn khác và cấu trúc ký hiệu cũng khác (Koyo):

Điểm quan trọng nằm ở sự khác biệt về cấu trúc. SKF gộp vật liệu và kiểu dẫn hướng vào một chữ cái, nên M và MA chỉ khác nhau về dẫn hướng. Koyo tách hai thông tin: vật liệu nằm ở vị trí mã vật liệu và loại vòng cách, còn PA và Q3 nằm ở một vị trí khác dành cho kiểu dẫn hướng. Vòng cách đồng thau gia công dẫn hướng theo vòng ngoài được thể hiện bằng một mã ở SKF nhưng bằng hai mã ở Koyo. Đây không phải vấn đề có thể giải quyết bằng cách dịch một bảng tra cứu. Nó là lý do thuyết phục nhất để đối chiếu hậu tố theo chức năng, đúng như phương pháp trong hướng dẫn về bảng đối chiếu vòng bi.

Hai hãng có chung một chữ cái. V đều có nghĩa là đủ con lăn trong cả hai hệ, nên vòng bi ở phần tiếp theo mang mã NCF 2224 V.

Có vòng cách hay không: Dữ liệu danh mục thực sự cho biết gì?

Mọi giải thích tổng quát về vòng bi đủ con lăn đều nói rằng chúng chịu tải lớn hơn và chạy chậm hơn. Nhận định đó đúng nhưng chưa đủ để đặc tả, vì không cho biết tải trọng danh định nào tăng hoặc tốc độ giảm bao nhiêu. Dữ liệu sản phẩm của SKF trả lời cụ thể hơn, và kết quả khác với khẩu hiệu thường gặp.

Hãy lấy hai vòng bi đũa trụ một dãy có cùng kích thước bao 120 x 215 x 58 mm. Một loại có vòng cách đồng thau gia công, loại còn lại hoàn toàn không có vòng cách.

Nguồn: SKF NU 2224 ECM và SKF NCF 2224 V, truy cập ngày 2026-09-09.

Cần nêu hai giới hạn khi sử dụng các con số trên. Vòng bi có vòng cách sử dụng thiết kế bên trong tăng khả năng tải EC của SKF, nên một phần chênh lệch nhỏ về tải trọng động đến từ thiết kế này chứ không chỉ do có vòng cách. Ngoài ra, đây chỉ là một cặp cùng kích thước. Tỷ lệ thay đổi theo từng dải sản phẩm, vì vậy hãy xem đây là một điểm dữ liệu đã được xác minh, không phải quy luật chung, và kiểm tra đúng kích thước của bạn trước khi áp dụng.

Nếu đọc theo cách đó, sự đánh đổi trở nên rõ ràng. SKF mô tả vòng bi đủ con lăn là loại không có vòng cách, chứa số lượng con lăn tối đa và do đó phù hợp với tải hướng kính rất lớn ở tốc độ thấp hơn (SKF). Phần tăng khả năng chịu tải thể hiện ở tải trọng tĩnh danh định, thông số quan trọng đối với chế độ tải nặng, tốc độ thấp hoặc chuyển động lắc. Hướng dẫn về tải trọng động và tải trọng tĩnh danh định giải thích vì sao C và C₀ trả lời hai câu hỏi khác nhau.

Nguyên nhân của mức giảm tốc độ là hiện tượng con lăn nghiêng lệch. Vòng cách giữ từng con lăn song song với trục vòng bi. Khi không còn bộ phận thực hiện chức năng đó, con lăn có thể nghiêng, cọ vào nhau và sinh nhiệt, từ đó đặt ra giới hạn tốc độ. Sự đánh đổi tương tự xuất hiện trong họ vòng bi kim, nơi đây thường là quyết định lựa chọn quan trọng nhất; xem bài vòng bi kim có vòng cách và đủ con lăn. Phương án tương ứng khi lựa chọn giữa các hình học con lăn được trình bày trong bài vòng bi đũa côn và vòng bi đũa trụ.

Các nhà sản xuất đang phát triển giải pháp ở giữa hai phương án này. SKF giới thiệu vòng bi đũa trụ tải trọng cao có thể tách rời và tuyên bố rằng dòng sản phẩm này kết hợp khả năng chịu tải cao của vòng bi đủ con lăn với khả năng chạy tốc độ cao của vòng bi có vòng cách. Hãy xem đó là tuyên bố của SKF cho một họ sản phẩm cụ thể, không phải kết luận chung.

Vòng cách vòng bi hỏng như thế nào?

Hư hỏng vòng cách gần như luôn là một triệu chứng. Mục khắc phục hư hỏng vòng cách của NSK liệt kê bảy nguyên nhân có thể xảy ra, và không nguyên nhân nào bắt nguồn từ việc đặc tả vòng cách không đủ khả năng làm việc (NSK). Các nguyên nhân gồm lắp đặt không đúng gây lệch vòng bi, thao tác không đúng, tải mô-men lớn, va đập và rung động lớn, tốc độ quay quá cao kèm tăng giảm tốc đột ngột, bôi trơn kém và nhiệt độ tăng.

Các biểu hiện và nguyên nhân lấy từ NSK; việc ghép từng biểu hiện với nhóm nguyên nhân liên quan nhất là phần tóm tắt kỹ thuật, vì NSK trình bày hai nội dung dưới dạng các danh sách riêng.

Bảng này còn có giá trị chẩn đoán vượt ra ngoài từng hàng. Mài mòn bề mặt dẫn hướng chỉ có thể xuất hiện trên vòng cách có bề mặt dẫn hướng, tức vòng cách dẫn hướng theo vòng. Dấu vết này cho biết cả kết cấu vòng bi lẫn lịch sử làm việc, đồng thời hướng việc kiểm tra sang nguồn cấp chất bôi trơn cho bề mặt dẫn hướng thay vì các túi vòng cách. NSK minh họa hư hỏng vòng cách trên vòng bi cầu rãnh sâu, vòng bi cầu tiếp xúc góc, vòng bi đũa côn và vòng bi đũa trụ, nên đây không phải vấn đề riêng của một họ vòng bi.

Vòng cách polymer có thêm một dạng hư hỏng mà bảng trên không đề cập và có thể suy ra trực tiếp từ cơ chế lão hóa. Vòng cách polyamide đã lão hóa trở nên giòn và có thể nứt dù không xảy ra quá tải tương ứng. Nếu tháo ra một vòng cách polymer bị nứt ở vị trí không có lịch sử va đập, không lệch và tải thấp hơn nhiều so với tải trọng danh định, hãy kiểm tra nhiệt độ vận hành và chất bôi trơn trước khi tìm nguyên nhân cơ học.

Điểm đáng chú ý là phần này không có tỷ lệ phần trăm. Các nhà sản xuất công bố hư hỏng vòng cách như một dạng định tính, và mọi con số khẳng định tỷ lệ hỏng vòng bi do vòng cách đều cần được truy nguồn trước khi sử dụng. Khung phân loại đáng trích dẫn nằm trong hướng dẫn về phân tích hỏng vòng bi, còn trường hợp công nghiệp nặng được trình bày chi tiết trong bài phân tích hỏng vòng bi máy cán dải nóng. Vì lệch đứng đầu danh sách nguyên nhân của NSK, bài vòng bi tang trống và độ lệch trong công nghiệp nặng thường là hướng khắc phục nguyên nhân gốc hữu ích hơn. Tiếng ồn vòng cách thường xuất hiện trước hư hỏng, và bài chẩn đoán tiếng ồn vòng bi giải thích cách nhận biết.

Cách quy định vòng cách

Hãy xét bốn đầu vào theo đúng thứ tự; vật liệu và kiểu dẫn hướng sẽ được xác định từ đó. Mặc định dùng vòng cách tiêu chuẩn của nhà sản xuất, trừ khi một trong bốn yếu tố buộc phải chọn khác, vì vòng cách tiêu chuẩn là loại được sản xuất số lượng lớn cho kích thước đó.

Cần nói rõ hai điều mà quy trình này không nhằm giải quyết.

Thứ nhất, thay vòng cách không thể khắc phục một vấn đề khác. Nó không sửa được độ lệch, không khôi phục nguồn cấp chất bôi trơn và không hấp thụ tải va đập vốn không nên xuất hiện tại vị trí đó. Vì lệch, bôi trơn kém và rung động đứng đầu danh sách nguyên nhân của NSK, thay vòng cách khi lỗi tái diễn mà chưa xử lý ba yếu tố này chỉ dẫn đến lần hỏng thứ hai với một mã sản phẩm khác.

Thứ hai, đây thường không phải là thiết kế lại. Lựa chọn vòng cách thường chỉ là một dòng trên đơn hàng, không phải thay đổi vỏ ổ hoặc trục. SKF cung cấp vòng bi cầu rãnh sâu Quiet Running với vòng cách thép dập hoặc đồng thau gia công và xác nhận chúng vẫn lắp lẫn hoàn toàn với vòng bi cầu rãnh sâu tiêu chuẩn. Chính khả năng lắp lẫn này biến vòng cách thành một công cụ điều chỉnh thực tế: có thể thay đổi mà không cần sửa các bộ phận xung quanh.

Vì vậy, vòng cách nằm cùng nhóm với hai quyết định khác được trình bày riêng trên trang này. Khe hở trong, kết cấu làm kín và vòng cách là ba thông số có thể lựa chọn trên một vòng bi tiêu chuẩn. Chúng tương tác với nhau. Khe hở và vòng cách đều chịu ảnh hưởng của nhiệt độ, còn lực cản phớt là một trong những nguyên nhân làm nhiệt độ tăng. Xem bài cấp khe hở trong và vòng bi có phớt so với có nắp chắn để tìm hiểu hai thông số còn lại.

Nếu đang lựa chọn vòng cách cho một vị trí cụ thể, hãy gửi cho chúng tôi nhiệt độ vận hành, chất bôi trơn, tốc độ và chu kỳ làm việc. Đội ngũ kỹ thuật ANDE sẽ đề xuất vật liệu cùng kiểu dẫn hướng vòng cách và xác nhận phương án có sẵn ở kích thước bạn cần. Cách này đáng tin cậy hơn việc báo giá vòng cách tiêu chuẩn rồi để bạn tự phát hiện giới hạn sau đó.

Câu hỏi thường gặp

Vòng cách trong vòng bi là gì?

Vòng cách tách các phần tử lăn để chúng không cọ vào nhau, phân bố đều quanh rãnh lăn và dẫn hướng chúng qua cung không chịu tải. Với vòng bi có thể tách rời, nó còn giữ cụm chi tiết với nhau để thao tác và lắp đặt. Vòng cách không chịu tải. ISO 5593:2023 định nghĩa các thuật ngữ, bao gồm các dạng như vòng cách dạng cửa sổ. Vòng cách, vòng giữ và vòng phân cách đều chỉ cùng một bộ phận.

Vòng cách vòng bi được làm từ vật liệu gì?

Thép dập hoặc gia công, đồng thau dập hoặc gia công, polyamide đúc phun (PA66 hoặc PA46) và PEEK gia cường sợi thủy tinh bao quát gần như toàn bộ sản phẩm. SKF quy định vòng cách thép có giới hạn vận hành 300 °C và đồng thau 250 °C. Koyo còn liệt kê vòng cách nhựa phenolic gia công và vòng cách kiểu chốt bằng thép cacbon trong bảng ký hiệu.

Vòng cách polyamide chịu được nhiệt độ bao nhiêu?

Không có một con số duy nhất, và đó là câu trả lời chính xác chứ không phải né tránh. SKF xác định nhiệt độ vận hành cho phép của PA66 gia cường sợi thủy tinh là mức bảo đảm tuổi thọ lão hóa vòng cách ít nhất 10 000 giờ trong chất bôi trơn đang dùng. Vì vậy, giá trị này thay đổi theo mức độ xâm thực của chất bôi trơn. Có hai giới hạn cố định: 70 °C trong môi trường amoniac và −40 °C cho vận hành liên tục; dưới mức này vật liệu mất tính đàn hồi.

Vòng bi có thể chạy mà không có vòng cách không?

Có. Vòng bi đủ con lăn bỏ vòng cách để lắp số lượng phần tử lăn tối đa. Trên cặp vòng bi đũa trụ SKF 120 x 215 x 58 mm, NCF 2224 V đủ con lăn có tải trọng tĩnh danh định cao hơn NU 2224 ECM có vòng cách 16,7%. Tốc độ giới hạn thấp hơn 70%. Tải trọng động danh định gần như không đổi, nên đây là sự đánh đổi giữa khả năng chịu tải tĩnh và tốc độ.

Nguyên nhân nào làm hỏng vòng cách vòng bi?

NSK quy hư hỏng vòng cách cho lắp đặt không đúng gây lệch, thao tác không đúng, tải mô-men lớn, va đập và rung động lớn, tốc độ quay quá cao kèm tăng giảm tốc đột ngột, bôi trơn kém và nhiệt độ tăng. Chọn loại vòng cách khác là một trong các biện pháp khắc phục, nhưng phải thực hiện cùng với kiểm tra phương pháp lắp và chất bôi trơn. Hãy loại trừ các nguyên nhân thượng nguồn trước khi chuyển sang vòng cách bền hơn.

Hậu tố vòng cách có cùng nghĩa giữa các nhà sản xuất không?

Không; cả chữ cái lẫn cấu trúc đều khác nhau. Vòng cách đồng thau gia công là M ở SKF và FY ở Koyo. SKF mã hóa kiểu dẫn hướng trong cùng chữ cái, nên M định tâm theo bi còn MA định tâm theo vòng ngoài. Koyo đặt kiểu dẫn hướng ở một vị trí riêng trong ký hiệu, chẳng hạn PA hoặc Q3. Hãy đối chiếu mã vòng cách theo chức năng, không bao giờ theo từng chữ cái.

Tóm tắt

Vòng cách không chịu tải nhưng lại đặt ra phần lớn giới hạn vận hành. Có bốn điểm cần ghi nhớ:

• Vật liệu quyết định giới hạn nhiệt độ, trong đó hai loại kim loại có con số được công bố còn polyamide thì không. Thép 300 °C, đồng thau 250 °C, PEEK 200 °C với giới hạn 150 °C khi chạy tốc độ cao, còn polyamide được đánh giá theo tuổi thọ lão hóa trong chất bôi trơn cụ thể.
• Kiểu dẫn hướng là quyết định thứ hai. Định tâm theo bi, dẫn hướng theo vòng trong và dẫn hướng theo vòng ngoài là các cấu hình khác nhau, với ma sát, nhu cầu bôi trơn và dấu hiệu hư hỏng khác nhau. SKF chọn dẫn hướng theo vòng để hạn chế ứng suất tiếp xúc, không phải theo sở thích.
• Không thể đối chiếu mã theo từng chữ cái. SKF gộp vật liệu và kiểu dẫn hướng vào một chữ cái; Koyo tách chúng thành hai vị trí. JEM còn thay đổi cả khe hở chứ không chỉ vòng cách.
• Hư hỏng vòng cách là một triệu chứng. Lệch, thao tác, va đập, quá tốc độ, bôi trơn và nhiệt độ đều có thể gây ra. Hãy tìm nguyên nhân thượng nguồn trước khi thay chi tiết.

Hãy gửi nhiệt độ vận hành, chất bôi trơn, tốc độ và chu kỳ làm việc cho đội ngũ kỹ thuật ANDE để nhận đề xuất vật liệu và kiểu dẫn hướng vòng cách phù hợp với kích thước bạn cần.

Về tác giả

Jeff Li viết về kỹ thuật vòng bi và tìm nguồn cung ứng toàn cầu cho ANDE Bearing. Anh làm việc trực tiếp với khách hàng OEM và thị trường phụ tùng trong ngành ô tô, công nghiệp nặng và năng lượng tái tạo. Kết nối trên LinkedIn.