Người lập kế hoạch bảo trì đôi khi phải đối chiếu ba tài liệu cùng mô tả một vị trí lắp vòng bi. Bản vẽ gối đỡ ghi 319254/VJ202. Báo giá nhận được ghi FCD500700500. Hồ sơ tồn kho cũ của cùng giá cán lại ghi FC 100140500. Hai trong ba mã này có thể giải mã bằng phép tính. Mã còn lại hoàn toàn không thể giải mã, và không mã nào đủ để khẳng định vòng bi có thực sự lắp vừa và đạt tuổi thọ yêu cầu hay không.
Đó là vấn đề riêng của vòng bi đũa trụ bốn dãy. Đây là loại vòng bi thông dụng duy nhất mà mã sản phẩm thường không phải là "ký hiệu" theo nghĩa được dùng trong các danh mục vòng bi khác. Hướng dẫn này trình bày cách đọc từng hệ thống mã, những thông số cần quy định sau khi chốt kích thước bao và quy trình lắp đặt quyết định vòng bi có đạt tuổi thọ danh định hay không.
Điểm chính
- Loại vòng bi này chỉ chịu tải hướng kính, không chịu tải nào khác. Các phương trình tải trọng tương đương của SKF cho loại này là
P = FrvàP₀ = Fr, đều không có thành phần dọc trục (SKF). Cụm lắp phải có vòng bi chặn riêng.- Kích thước bao không được tiêu chuẩn hóa. Tại mục tiêu chuẩn kích thước, SKF ghi rõ loại này là "Không được tiêu chuẩn hóa", với lưu ý duy nhất là đường kính lỗ và đường kính ngoài của nhiều vòng bi tuân theo dãy đường kính 9 hoặc 0 của ISO 15 (SKF). Chiều rộng là thông số có rủi ro lắp lẫn cao nhất.
- Một vòng bi có thể được ghi theo ba hệ thống mã không tương thích. SKF thường dùng số bản vẽ không thể giải mã, bảng danh mục dùng dạng rút gọn theo quy tắc nhân với năm (
FC 2942155), còn dạng dài ghi nguyên kích thước bằng milimét (FCD145210155). Cả ba đều có thể chỉ cùng một vòng bi 145 × 210 × 155.- Hãy quy định khe hở C3 hoặc C4 và xác nhận cấp dung sai. Đây là các cấu hình khe hở tiêu chuẩn của SKF theo ISO 5753-1, còn C2 chỉ dành cho biến thể có rãnh xoắn.
- Vòng ngoài được thiết kế để định kỳ xoay đổi vùng chịu tải. Với hướng tải không đổi, chỉ khoảng một phần tư vòng ngoài chịu tải. Vì vậy, mặt bên của vòng ngoài được đánh dấu thành bốn vùng, và SKF khuyến nghị xoay 90° rồi kiểm tra sau khoảng 1,000 giờ vận hành.
Công dụng của vòng bi đũa trụ bốn dãy
Đây là loại vòng bi chỉ chịu tải hướng kính, cho khả năng chịu tải hướng kính lớn nhất trong một chiều cao tiết diện nhỏ; vì vậy, loại này được dùng chủ yếu tại vị trí cổ trục của máy cán dải, máy cán tấm và máy cán sản phẩm dài. Bốn dãy con lăn phân bố tải hướng kính rất lớn trên một tiết diện mà thiết kế một dãy không thể đáp ứng.
Ưu thế hình học này xuất phát từ yêu cầu thiết kế máy, không chỉ là lời giới thiệu trong danh mục vòng bi. Chiều cao tiết diện nhỏ cho phép đường kính cổ trục cán tương đối lớn so với đường kính thân trục cán (SKF). Nếu tiết diện vòng bi dày hơn, nhà thiết kế phải dùng cổ trục nhỏ hơn, yếu hơn khi chịu uốn, hoặc tăng đường kính trục cán và làm thay đổi toàn bộ máy cán. American Roller Bearing mô tả cùng sự đánh đổi này từ góc độ tải trọng: bốn dãy chịu được tải hướng kính lớn trong một tiết diện vòng bi xác định (American Roller Bearing).
Khả năng chịu tải dọc trục của loại này bằng không và cần được nêu rõ, không diễn đạt mơ hồ. Các phương trình tải trọng tương đương của SKF cho loại này là P = Fr đối với tải động và P₀ = Fr đối với tải tĩnh (SKF). Cả hai đều không có thành phần dọc trục, nên mọi tải dọc trục tại vị trí này phải do một vòng bi riêng tiếp nhận. Nếu vẫn đang xác định đường truyền tải, hãy xem phần đường truyền tải chỉ có thành phần hướng kính và các phương án vòng bi chặn.
Khả năng dịch chuyển dọc trục là chuyện khác, và đây lại là một ưu điểm. Thiết kế không có gờ chặn, hoặc chỉ có một gờ liền trên một trong hai vòng, cho phép dịch chuyển dọc trục trong giới hạn xác định mà gần như không làm tăng ma sát. Nhờ đó, loại vòng bi này có thể đảm nhiệm vai trò vòng bi không định vị trong giá cán, bù giãn nở nhiệt của trục cán mà bản thân không phải chịu tải dọc trục. Để lựa chọn kết cấu so với phương án vòng bi đũa côn, xem bài so sánh vòng bi đũa côn bốn dãy và đũa trụ bốn dãy; để lựa chọn theo từng vị trí trong máy cán, xem hướng dẫn chọn vòng bi cổ trục cán.
Vì sao mã sản phẩm không phải là ký hiệu
Đối với loại vòng bi này, ký hiệu cơ bản thường chính là số bản vẽ. SKF nêu rõ rằng bản thân số bản vẽ không cung cấp bất kỳ thông tin nào về thiết kế hoặc đặc tính của vòng bi (SKF). Không có quy tắc nào để giải mã 319254/VJ202. Mã này chỉ dùng để tra cứu trong danh mục; nếu không có danh mục, nó không cho biết gì.
Tuy vậy, một phần hệ thống ký hiệu SKF vẫn có quy luật và cần nắm rõ:
| Thành phần | Ý nghĩa |
|---|---|
Tiền tố L | Vòng trong hoặc vòng ngoài rời |
Tiền tố R | Một vòng kèm cụm con lăn và vòng cách |
BC4… | Vòng bi bốn dãy |
BC2B… | Hai vòng bi hai dãy ghép thành bộ |
NNUD | Vòng bi bốn dãy ghép từ hai thiết kế NNU hai dãy |
Hậu tố K | Lỗ côn, 1:12 |
Hậu tố K30 | Lỗ côn, 1:30 |
Hậu tố F | Vòng cách thép gia công, dẫn hướng theo con lăn |
Hậu tố FA | Vòng cách thép gia công, dẫn hướng theo vòng ngoài |
Hậu tố M | Vòng cách đồng thau gia công, dẫn hướng theo con lăn |
Nguồn: Hệ thống ký hiệu và mục thiết kế, biến thể của SKF (SKF).
Hai cách ghi còn lại có thể đọc được và đều đang được sử dụng hằng ngày. Dạng rút gọn trong danh mục lấy hai nhóm chữ số đầu nhân với năm để tính đường kính lỗ và đường kính ngoài, sau đó lấy nhóm còn lại làm chiều rộng. Dạng dài ghi trực tiếp kích thước bằng milimét.
| Cách ghi | Phép tính | Kết quả (d × D × B) |
|---|---|---|
FC 182870 | 18 × 5 = 90, 28 × 5 = 140, B = 70 | 90 × 140 × 70 |
FC 2942155 | 29 × 5 = 145, 42 × 5 = 210, B = 155 | 145 × 210 × 155 |
FCD145210155 | kích thước ghi trực tiếp bằng milimét | 145 × 210 × 155 |
FCD 6084300 | 60 × 5 = 300, 84 × 5 = 420, B = 300 | 300 × 420 × 300 |
FCDP 114163594 | 114 × 5 = 570, 163 × 5 = 815, B = 594 | 570 × 815 × 594 |
Hãy coi quy tắc dạng rút gọn là quy ước thị trường chứ không phải tiêu chuẩn, vì không có tiêu chuẩn nào quy định nó. Quy tắc này vẫn hữu ích vì cho ra chính xác đường kính lỗ, đường kính ngoài và chiều rộng ở mọi dòng kích thước trong các bảng của nhà phân phối đã được kiểm tra cho hướng dẫn này, kể cả chiều rộng ít gặp như 594 mm ở dòng cuối. Chỉ dùng quy tắc này để xác định kích thước bao. Tuyệt đối không lấy tải trọng danh định từ bảng của nhà phân phối.
Rủi ro tốn kém nằm ở đây. Dòng thứ hai và thứ ba trong bảng là cùng một kích thước bao 145 × 210 × 155 được viết theo hai cách, nhưng tải trọng danh định công bố cho kích thước này lại không nhất quán giữa các nguồn. Danh mục của nhà phân phối cho dạng rút gọn nêu tải trọng động và tải trọng tĩnh đều khác số liệu ANDE công bố cho dạng dài, dù cả hai mã đều truy về cùng số bản vẽ SKF là BC4-0101. Vì vậy, cách ghi chỉ xác định kích thước bao, không cho biết thiết kế bên trong, loại vòng cách hay cơ sở tính tải trọng danh định. Hãy yêu cầu nhà cung cấp xác nhận bằng văn bản cả tải trọng danh định lẫn cơ sở tính toán. Trùng kích thước bao chỉ là điểm bắt đầu của phép so sánh, không phải kết luận cuối cùng.
Đặc biệt phải tránh nhầm với một quy tắc khác. Quy tắc hai chữ số cuối × 5 trong ký hiệu vòng bi tiêu chuẩn là mã lỗ, chỉ có bề ngoài tương tự quy tắc này. Trong ký hiệu tiêu chuẩn, phần được mã hóa là hai chữ số cuối trước mọi hậu tố và chỉ biểu thị đường kính lỗ. Ở đây, phép nhân với năm áp dụng cho hai nhóm chữ số riêng, biểu thị cả đường kính lỗ và đường kính ngoài, còn chiều rộng được ghi nguyên giá trị ở cuối. Nếu đã quen với quy tắc mã lỗ của ký hiệu vòng bi tiêu chuẩn, hãy coi cách ghi này là một hệ thống riêng, không phải phần mở rộng của quy tắc đó.
Còn một rủi ro khác: mã sản phẩm có thể không đại diện cho cả vòng bi. Nhà phân phối thường cung cấp loại vòng bi này dưới dạng cụm vòng ngoài kèm con lăn và bộ vòng trong, thay vì một vòng bi hoàn chỉnh (American Roller Bearing). Vì vậy, một mã trên đơn đặt hàng có thể chỉ mô tả một nửa vòng bi. Đây là cách hợp lý để quản lý phụ tùng cổ trục cán, nhưng sẽ rất rủi ro nếu tiếp nhận báo giá mà không đọc kỹ phạm vi cung cấp.
FC, FCD và FCDP: Tiền tố cho biết điều gì
Ba tiền tố thể hiện số lượng vòng trong, vòng ngoài và kiểu vòng cách; hai yếu tố này kết hợp với nhau để xác định dải kích thước phù hợp với từng thiết kế.
| Tiền tố | Bố trí vòng | Vòng cách | Vai trò điển hình |
|---|---|---|---|
FC | Một vòng trong, hai vòng ngoài | Vòng cách dạng ngón gia công bằng đồng thau hoặc thép | Cổ trục nhỏ hơn, cụm lắp đơn giản nhất |
FCD | Hai vòng trong, hai vòng ngoài | Vòng cách dạng ngón gia công bằng đồng thau hoặc thép | Vòng trong tách đôi giúp lắp dễ hơn trên cổ trục lớn |
FCDP | Hai vòng trong, hai vòng ngoài | Vòng cách kiểu chốt với con lăn có lỗ xuyên dọc trục | Cổ trục lớn nhất và tải va đập cao nhất |
SKF không sử dụng ba tiền tố này, vì vậy bảng trên cũng phải được hiểu là quy ước thị trường, tương tự quy tắc tính của dạng rút gọn. Cơ sở của quy ước này là cách phân loại trong chính danh mục thiết kế SKF, nơi liệt kê hai mươi mốt thiết kế cơ bản từ BC4.1 đến BC4.21, cùng các biến thể lỗ côn BC4T và hai thiết kế có phớt. Mỗi thiết kế được phân biệt bằng số lượng vòng, cách bố trí gờ chặn và loại vòng cách. BC4.1 có hai vòng ngoài, mỗi vòng mang ba gờ liền khối, một vòng trong không gờ và hai vòng cách dạng chạc kép. Vòng cách kiểu chốt dùng con lăn có lỗ xuyên dọc trục chỉ xuất hiện ở các thiết kế mang số thứ tự cao hơn (SKF).
American Roller Bearing gắn trực tiếp kết cấu này với kích thước. Cấu hình tiêu chuẩn của hãng là vòng cách dạng ngón bằng đồng thau gia công, còn hậu tố SM chỉ phiên bản bằng thép cacbon thấp. Ở các cỡ lớn hơn, cấu hình tiêu chuẩn là vòng cách thép kiểu chốt dùng con lăn rỗng (American Roller Bearing).
Chỉ nên xem ranh giới kích thước này là một xu hướng, không phải giới hạn tuyệt đối. Bảng của nhà phân phối thường đưa ra một ngưỡng đường kính lỗ rõ ràng để chuyển từ FCD sang FCDP, nhưng dải sản phẩm do chính ANDE công bố có FCDP380540400 với đường kính lỗ 380 mm, thấp hơn nhiều so với mức mà các bảng đó hàm ý. Vòng cách kiểu chốt được lựa chọn theo số lượng con lăn và tải va đập, không theo một ngưỡng đường kính lỗ duy nhất; vì vậy, trên thực tế có vùng chồng lấn giữa FCD cỡ lớn và FCDP cỡ nhỏ.
Vật liệu vòng cách là hạng mục phải ghi rõ trong thông số kỹ thuật khi lựa chọn. Cấu hình thông dụng là vòng cách dạng ngón hoặc dạng cửa sổ bằng đồng thau gia công; vòng cách thép gia công hoặc vòng cách thép kiểu chốt thường dùng cho các cỡ lớn nhất và tải va đập cao nhất. Cơ sở luyện kim của lựa chọn này, bao gồm lý do vòng bằng thép tôi thấm làm việc khác vòng bằng thép tôi thấu khi chịu va đập, được trình bày trong bài so sánh thép vòng bi tôi thấm và thép 52100.
Các thông số cần quy định ngoài d × D × B
Xác định kích thước bao là phần tương đối dễ. Chính cấp khe hở, cấp dung sai, vòng cách và các đặc tính bôi trơn mới quyết định vòng bi có làm việc ổn định suốt một chu kỳ cán hay không.
| Thuộc tính | Cấu hình tiêu chuẩn | Được quy định bởi |
|---|---|---|
| Dung sai kích thước | Cấp ISO 6 (P6) | ISO 492 |
| Dung sai hình học | Cấp ISO 5 (P5) | ISO 492 |
| Khe hở trong hướng kính | C3 hoặc C4 | ISO 5753-1 |
Khe hở trong hướng kính, đặc tính G | C2 | ISO 5753-1 |
Cấu hình tiêu chuẩn theo SKF (SKF). ISO 492 quy định các cấp dung sai của ổ hướng kính gồm cấp thông thường, 6X, 6, 5, 4 và 2; P6 và P5 là các mã hậu tố tương ứng theo DIN 620 mà SKF dùng cho cấp 6 và 5 (SKF).
Việc quy định dung sai kích thước ở P6 nhưng dung sai hình học ở P5 là khác thường, song hoàn toàn có chủ đích. Độ chính xác hình học chi phối độ chính xác quay, thể hiện trực tiếp ở chiều dày và biên dạng dải thép, nên phải dùng cấp chặt hơn. Dung sai kích thước chi phối mối lắp trên cổ trục và trong gối đỡ; ở đây có thể chấp nhận miền dung sai rộng hơn đôi chút vì mối lắp đã được thiết kế theo miền đó. American Roller Bearing cho biết C4 với độ chính xác P5 là điều kiện cung cấp thông dụng cho cổ trục cán; lựa chọn này thu hẹp dải C3 hoặc C4 của SKF xuống C4 nhưng vẫn duy trì độ chính xác quay P5 (American Roller Bearing).
Lưu ý rằng các giá trị khe hở theo ISO 5753-1 áp dụng cho vòng bi chưa lắp trong điều kiện không đặt tải đo. Khe hở đặt mua không phải là khe hở khi vận hành. Mối lắp có độ dôi trên cổ trục làm giảm một phần khe hở, và chênh lệch nhiệt độ qua vòng bi làm giảm thêm. Quan hệ giữa khe hở trong hướng kính C3 và C4 khi đặt hàng và sau khi lắp là nguồn gốc của nhiều sai sót khi lựa chọn.
Biến thể G đi ngược cách suy luận thông thường, vì vậy đừng vội loại C2 vì cho rằng khe hở quá nhỏ. Đặc tính G là rãnh xoắn trong lỗ vòng trong, và vòng bi có đặc tính này được cung cấp theo cấp C2 thay vì C3 hoặc C4. Biến thể đó dành cho cổ trục lắp lỏng để thay trục cán nhanh. Mối lắp lỏng làm giảm khe hở ít hơn trong quá trình lắp, nên vòng bi cần khe hở ban đầu nhỏ hơn để đạt cùng trạng thái làm việc cuối cùng.
Ngoài ra, nhóm đặc tính dành cho mối lắp lỏng và bôi trơn hiếm khi được nêu trong tài liệu của đối thủ cạnh tranh, nhưng cần ghi rõ trong yêu cầu báo giá:
| Đặc tính | Ý nghĩa |
|---|---|
G | Rãnh xoắn trong lỗ vòng trong |
W | Rãnh bôi trơn trên các mặt bên của vòng |
WI | Chỉ có rãnh bôi trơn trên các mặt vòng trong |
WO | Chỉ có rãnh bôi trơn trên các mặt vòng ngoài |
W20 | Các lỗ bôi trơn trong vòng ngoài |
W33 | Rãnh bôi trơn dạng vòng cùng các lỗ trong vòng ngoài |
Nguồn: Các thiết kế và biến thể của SKF (SKF).
Lỗ côn là một thông số khác cần quyết định sớm. Hậu tố K chỉ độ côn 1:12 và K30 chỉ độ côn 1:30 (SKF). Vòng bi lỗ côn được lắp có độ dôi, và độ dôi này có thể điều chỉnh trong quá trình lắp để đạt khe hở trong hướng kính mục tiêu hoặc tải đặt trước xác định (SKF). American Roller Bearing cũng cung cấp hai độ côn này cho các ứng dụng cần kiểm soát khe hở hướng kính sau khi lắp chặt chẽ hơn (American Roller Bearing).
Một hậu tố liên quan rất dễ bị bỏ sót ở giai đoạn yêu cầu báo giá. Nếu quy trình chế tạo có bước mài vòng trong sau khi lắp để đồng tâm với thân trục cán, RG quy định vòng được chừa thêm lượng dư cho công đoạn mài đó.
Về nhiệt độ, các vòng và con lăn được ổn định nhiệt đến 150 °C, còn phớt HNBR làm việc từ −40 đến +140 °C; môi phớt là vị trí nóng nhất trong cụm (SKF). Thiết kế làm kín dùng phớt HNBR hai môi có lò xo ép và bị giới hạn bởi vận tốc chu vi cho phép của phớt là 25 m/s (SKF). Với vòng bi có đường kính lỗ lớn, giới hạn này có thể trở thành yếu tố chi phối thay vì tốc độ giới hạn của chính vòng bi.
Khi tải trọng danh định không còn là giới hạn chi phối
Khi đường kính lỗ tăng, cả hai tải trọng danh định đều tăng, nhưng tải trọng tĩnh tăng nhanh hơn tải trọng động. Vì vậy, ở các cỡ lớn nhất, tải va đập thường chi phối việc lựa chọn thay vì tuổi thọ mỏi.
Dải vòng bi đũa trụ bốn dãy do ANDE công bố gồm 34 cỡ, với đường kính lỗ từ 145 đến 900 mm. Trên toàn dải, tải trọng động hướng kính cơ bản nằm trong khoảng 770 đến 25,900 kN, còn tải trọng tĩnh hướng kính cơ bản từ 1,850 đến 77,500 kN. Tốc độ giới hạn khi bôi trơn bằng dầu giảm từ 800 xuống 170 rpm. Tất cả số liệu trong phần này và hai biểu đồ dưới đây đều lấy từ bảng đó, cho các cấu hình đại diện dùng vòng cách đồng thau gia công và cấp chính xác P5.
Điểm đáng chú ý là tỷ số giữa hai tải trọng danh định, vì kết quả này trái với trực giác hình thành từ vòng bi cầu cỡ nhỏ. Lấy tải trọng tĩnh chia cho tải trọng động trên toàn dải ANDE cho giá trị trung bình khoảng 2.2 ở đường kính lỗ dưới 320 mm và tăng lên khoảng 2.9 ở 800 mm trở lên. Giá trị của từng cỡ dao động từ 1.79 đến 3.03, nên đây là một xu hướng chứ không phải công thức.
Nguyên nhân của xu hướng này khá rõ. Việc tăng số dãy và chiều dài con lăn làm diện tích tiếp xúc tĩnh tăng nhanh hơn khả năng chịu tải động vốn bị giới hạn bởi mỏi. Khả năng chịu tải tĩnh phụ thuộc vào ứng suất tiếp xúc cho phép tại một vùng tiếp xúc tĩnh, còn khả năng chịu tải động phụ thuộc vào mỏi dưới bề mặt qua hàng triệu chu kỳ. ISO 76 xác lập cơ sở ứng suất tiếp xúc cho tải trọng tĩnh, trong khi tải trọng động và tải trọng tĩnh cơ bản được tính theo những cơ sở vật lý hoàn toàn khác nhau. Trong thực tế, nếu mối đe dọa chính ở máy cán là va đập khi thanh thép đi vào hoặc khi thay trục cán, chứ không phải số giờ vận hành tích lũy, thì C₀ là trị số phải dùng để tính chọn.
Ở đầu tải nhẹ, tải tối thiểu cũng quan trọng nhưng thường không được chú ý đúng mức. Vòng bi đũa chịu tải quá nhẹ sẽ trượt thay vì lăn, gây vết bôi trét trên rãnh lăn thay vì hư hỏng do mỏi. Quy tắc chung của SKF là tải tối thiểu bằng 0.02 C đối với vòng bi đũa, còn giá trị cụ thể được quy định theo từng loại sản phẩm (SKF). Đối với vòng bi đũa trụ bốn dãy, yêu cầu này là tải hướng kính tối thiểu Frm, được tính theo hệ số tải tối thiểu, đường kính trung bình của vòng bi và tốc độ quay (SKF). Hãy lấy hệ số tải từ bảng sản phẩm hiện hành của đúng vòng bi, không lấy từ nguồn thứ cấp, vì hệ số này phụ thuộc vào từng vòng bi và thường bị trích dẫn sai.
Lắp đặt và quy trình xoay vòng ngoài 90° thường bị bỏ sót
Với hướng tải không đổi, chỉ khoảng một phần tư chu vi vòng ngoài nằm trong vùng chịu tải, nên các vòng ngoài được thiết kế để có thể định kỳ xoay sang vùng chịu tải mới. Chu kỳ xoay phải được ghi trong thông số kỹ thuật, không thể chỉ dựa vào trí nhớ của kỹ thuật viên.
SKF hướng dẫn quy trình theo trình tự cụ thể. Mặt bên của các vòng ngoài được chia thành bốn vùng, đánh dấu từ I đến IV. Riêng vùng I có thêm một vạch chạy ngang bề mặt ngoài để có thể nhận biết mà không cần nhìn mặt bên. Khi lắp lần đầu, vùng I được đặt về phía tải. Sau một thời gian vận hành, các vòng ngoài được xoay 90°; khoảng 1,000 giờ vận hành là chu kỳ khuyến nghị trước khi kiểm tra (SKF).
Còn một quy tắc đánh dấu khác ảnh hưởng trực tiếp đến quy trình thay trục cán và rất dễ bị hiểu ngược. Tất cả các bộ phận của một vòng bi đều được đánh dấu cùng số sê-ri để tránh lắp lẫn. Tuy nhiên, các vòng trong và cặp vòng trong có thể lắp lẫn hoàn toàn, không bắt buộc trùng số sê-ri với vòng ngoài (SKF). Nhờ ngoại lệ này, nhà máy có thể giữ sẵn các vòng trong dự phòng đã lắp trên cổ trục tại xưởng trục cán, rồi ghép với bất kỳ cụm gối đỡ nào được tháo khỏi giá cán. Nếu coi số sê-ri là ràng buộc cho mọi bộ phận, quy trình đó sẽ không thể thực hiện dù không có lý do kỹ thuật nào.
Mối lắp có độ dôi trên cổ trục cán là thông lệ; lắp lỏng là trường hợp ngoại lệ mà các đặc tính G và W được tạo ra để phục vụ. Để giải quyết cùng bài toán thao tác lắp, American Roller Bearing dùng một mép vát lượn ở đầu lắp của vòng trong. Chi tiết này giúp cụm gối đỡ chứa vòng ngoài và con lăn đi qua vòng trong đã lắp trên trục cán dễ hơn khi lắp ráp giá cán bằng robot hoặc cầu trục (American Roller Bearing). Ngành này coi thao tác thay trục cán là một bài toán thiết kế, không chỉ là vấn đề quy trình.
Toàn bộ phần này nhằm ngăn ngừa hư hỏng do lắp đặt. Để xem các dạng hư hỏng phát sinh sau khi lắp sai, tham khảo các dạng hư hỏng vòng bi cổ trục cán; để kiểm tra trước khi lắp, xem cách xác minh kích thước bao trước khi lắp.
Đối chiếu mã giữa SKF, NSK, Timken và FAG
Đường kính lỗ và đường kính ngoài thường có thể lắp lẫn giữa các thương hiệu. Chiều rộng và thiết kế bên trong thì thường không, vì vậy bảng đối chiếu chỉ dùng để sàng lọc ban đầu; bản vẽ gối đỡ mới là căn cứ quyết định.
| ANDE | SKF | NSK | Timken | FAG | d × D × B |
|---|---|---|---|---|---|
| FCD145210155 | BC4-0101 | STF145RV2101g | 4R-7203 | FCD145210155 | 145 × 210 × 155 |
| FCD160230168 | BC4-0114 | STF160RV2302g | 4R-7204 | FCD160230168 | 160 × 230 × 168 |
| FCD220310192 | BC4-0117 | STF220RV3101g | 4R-7405 | FCD220310192 | 220 × 310 × 192 |
| FCDP380540400 | BC4B 320989/HA3 | STF380RV5402g | RYL 5404 | FCDP380540400 | 380 × 540 × 400 |
| FCD480680500 | 319320 | STF480RV6815g | 4R-9612 | FCD480680500 | 480 × 680 × 500 |
| FCD500700500 | 319254/VJ202 | STF500RV7011g | 4R-10010 | FCD500700500 | 500 × 700 × 500 |
| FCD650920670 | 239509 FA | STF650RV9212g | 4R-13209 | FCD650920670 | 650 × 920 × 670 |
| FCD8201100745 | BC4B 316341/HA4 | STF820RV1119g | RYL 1142 | FCD8201100745 | 820 × 1100 × 745 |
Số liệu đối chiếu do ANDE công bố. Hãy xác nhận mọi phương án thay thế theo phiên bản danh mục OEM hiện hành và bản vẽ gối đỡ trước khi đặt hàng.
Hãy xem dòng đầu tiên. FCD145210155, BC4-0101, STF145RV2101g và 4R-7203 là bốn mã cùng chỉ một kích thước bao 145 × 210 × 155, nhưng chỉ một mã thể hiện kích thước. Quy luật của ký hiệu ít nhất cũng cho phép nhận ra thương hiệu từ mã. SKF dùng số bản vẽ và tiền tố BC4 hoặc BC4B. NSK dùng dạng STF…RV… với một chữ cái ở cuối. Timken dùng tiền tố 4R-, cùng RYL và RXL cho dòng máy cán sản phẩm dài. FAG dùng dạng FCD đầy đủ.
Điều cần lưu ý còn quan trọng hơn cả bảng đối chiếu. SKF ghi tiêu chuẩn kích thước của loại vòng bi này là "Không được tiêu chuẩn hóa", với lưu ý rằng đường kính lỗ và đường kính ngoài của nhiều vòng bi tuân theo dãy đường kính 9 hoặc 0 của ISO 15 (SKF). ISO 15:2017 hiện hành quy định các kích thước bao ưu tiên cho vòng bi hướng kính thuộc dãy đường kính 7, 8, 9, 0, 1, 2, 3 và 4 (ISO 15). Loại vòng bi này chỉ tuân theo một phần phạm vi đó.
Ngành không hoàn toàn thống nhất về vấn đề này. American Roller Bearing mô tả vòng bi đũa trụ bốn dãy của hãng là có thể lắp lẫn trong toàn ngành (American Roller Bearing). Nhận định này đúng ở góc độ thị trường phụ tùng, nơi có nhiều cấu hình cụm vòng ngoài và bộ vòng trong để đáp ứng yêu cầu thay thế. SKF lại xét theo hệ thống tiêu chuẩn. Cả hai đều đúng ở những khía cạnh khác nhau, nhưng kết luận thực tế cần thu hẹp hơn: d và D thường lắp lẫn được, còn B và thiết kế bên trong thì thường không.
Vì vậy, bảng đối chiếu này chỉ xác nhận khả năng lắp lẫn về kích thước. Những khác biệt quyết định tuổi thọ làm việc gồm loại vòng cách, cấp khe hở, biên dạng rãnh bôi trơn và kết cấu làm kín; không có thông tin nào trong số đó xuất hiện trong bảng đối chiếu mã. Hãy xác minh thông số kỹ thuật, không chỉ nhìn nhãn hiệu. Ví dụ, vòng bi bốn dãy Explorer của SKF có dải đường kính ngoài đến 420 mm và được tối ưu cho máy cán sản phẩm dài. Chúng dùng hai vòng cách đồng thau dạng chạc kép, với tùy chọn vòng cách thép theo yêu cầu (SKF). Đó mới là thông số kỹ thuật, loại thông tin mà một dòng trong bảng đối chiếu không thể hiện được. Để biết phương pháp, xem cách xác minh thông số kỹ thuật do nhà cung cấp công bố và bài so sánh các nhà sản xuất vòng bi.
Nếu bản vẽ gối đỡ và mã vòng bi không khớp, hãy gửi cả hai. ANDE báo giá dòng vòng bi đũa trụ bốn dãy theo bản vẽ và phổ tải vận hành, không chỉ theo mã.
Câu hỏi thường gặp
Vòng bi đũa trụ bốn dãy có chịu được tải dọc trục không?
Không. Các phương trình tải trọng tương đương của SKF cho loại này là P = Fr đối với tải động và P₀ = Fr đối với tải tĩnh, đều không có thành phần dọc trục. Mọi lực dọc trục tại vị trí này phải do một vòng bi chặn riêng tiếp nhận. Một số thiết kế cho phép dịch chuyển dọc trục trong giới hạn xác định mà gần như không làm tăng ma sát. Đây là một đặc tính khác và là lý do loại này được dùng làm vòng bi không định vị trong giá cán. Khả năng dịch chuyển không đồng nghĩa với khả năng chịu tải.
FC, FCD và FCDP khác nhau như thế nào?
Khác nhau ở số lượng vòng trong, vòng ngoài và loại vòng cách; các yếu tố này kết hợp để xác định dải kích thước phù hợp với từng thiết kế. FC có một vòng trong và hai vòng ngoài. FCD có hai vòng trong và hai vòng ngoài, trong đó cặp vòng trong tách đôi giúp lắp dễ hơn trên cổ trục lớn. FCDP dùng vòng cách kiểu chốt với con lăn có lỗ xuyên dọc trục, cho phép bố trí nhiều con lăn hơn và phù hợp với cổ trục cỡ lớn nhất cùng tải va đập cao nhất. Hãy xem ranh giới đường kính lỗ là một xu hướng, không phải giới hạn tuyệt đối: dải sản phẩm của chính ANDE có một FCDP với đường kính lỗ 380 mm, thấp hơn ngưỡng mà bảng của nhà phân phối thường hàm ý.
Nên quy định cấp khe hở nào cho cổ trục cán?
C3 hoặc C4 theo ISO 5753-1 là các cấu hình khe hở tiêu chuẩn của SKF cho loại vòng bi này, còn C4 với độ chính xác P5 là điều kiện cung cấp thông dụng cho cổ trục cán theo American Roller Bearing. C2 áp dụng cho vòng bi có đặc tính G, tức rãnh xoắn trong lỗ vòng trong, dùng cho cổ trục lắp lỏng để thay trục cán nhanh. Hãy nhớ rằng các giá trị ISO 5753-1 áp dụng cho vòng bi chưa lắp trong điều kiện không đặt tải đo, nên cả mối lắp có độ dôi lẫn chênh lệch nhiệt độ đều làm giảm khe hở trước khi vòng bi vận hành.
Đọc mã vòng bi FCD như thế nào?
Hai hệ thống mã đang cùng lưu hành. Dạng rút gọn trong danh mục lấy hai nhóm chữ số đầu nhân với năm rồi dùng nhóm còn lại làm chiều rộng, vì vậy FC 2942155 là 145 × 210 × 155. Dạng dài ghi nguyên kích thước bằng milimét, nên FCD145210155 cũng là 145 × 210 × 155. Hai mã này cùng chỉ một kích thước bao, nhưng tải trọng danh định công bố cho kích thước đó không nhất quán giữa các nguồn; vì vậy, không mã nào cho biết thiết kế bên trong hoặc cơ sở tính tải trọng của sản phẩm đang mua. Số bản vẽ SKF như 319254/VJ202 hoàn toàn không thể giải mã.
Vì sao phải xoay vòng ngoài trong quá trình vận hành?
Vì với hướng tải không đổi, chỉ khoảng một phần tư chu vi vòng ngoài chịu tải; ba phần tư rãnh lăn còn lại không làm việc, còn toàn bộ hư hỏng tập trung vào một cung phần tư. SKF chia mặt bên của vòng ngoài thành bốn vùng, đánh dấu từ I đến IV. Vùng I có thêm một vạch chạy ngang bề mặt ngoài và được đặt về phía tải khi lắp lần đầu. Xoay các vòng ngoài 90° sau một thời gian vận hành sẽ phân bố lại tải, và khoảng 1,000 giờ vận hành là chu kỳ khuyến nghị trước khi kiểm tra.
Quy định đầy đủ, không phỏng đoán
Vòng bi đũa trụ bốn dãy chỉ phát huy hết hiệu quả khi thông số kỹ thuật không dừng ở kích thước bao. Một bản thông số chỉ nêu kích thước bao có thể dẫn đến tổn thất lớn.
- Hãy coi mã sản phẩm là thông tin nhận dạng, không phải phần mô tả. Số bản vẽ không chứa thông tin thiết kế, còn hai dạng mã có thể giải mã chỉ thể hiện kích thước bao.
- Ở đường kính lỗ lớn, hãy chọn cỡ theo C₀, không chỉ theo C. Khi kích thước vòng bi tăng, tải trọng tĩnh ngày càng vượt xa tải trọng động, và tải va đập chứ không phải mỏi thường là nguyên nhân làm vòng bi cổ trục cán hỏng.
- Hãy ghi rõ cấp khe hở, cấp dung sai, vòng cách và các đặc tính bôi trơn trong yêu cầu báo giá. Những yếu tố này quyết định tuổi thọ làm việc nhưng không có yếu tố nào trong số đó xuất hiện trong bảng đối chiếu.
- Hãy đưa chu kỳ xoay vòng ngoài vào kế hoạch bảo trì. Cách đánh dấu bốn vùng và thao tác xoay 90° là một phần của thông số kỹ thuật, không phải thói quen bảo trì tùy chọn.
- Hãy xác minh chiều rộng và thiết kế bên trong theo bản vẽ gối đỡ. Đường kính lỗ và đường kính ngoài thường có thể lắp lẫn giữa các thương hiệu; các phần còn lại thường không.
Hãy gửi bản vẽ gối đỡ cùng mã vòng bi hiện có, bất kể mã được ghi theo cách nào. ANDE sẽ đối chiếu dải vòng bi đũa trụ bốn dãy theo bản vẽ, yêu cầu khe hở và phổ tải vận hành, đồng thời chỉ rõ trường hợp kích thước bao trùng khớp nhưng chức năng không tương đương.
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 các đơn vị mua hàng OEM và hậu mãi trong ngành ô tô, công nghiệp nặng và năng lượng tái tạo. Kết nối trên LinkedIn.
