Vòng bi là gì? Cấu tạo vòng bi và các loại vòng bi phổ biến

10/08/23

Chuyên mục: Kiến Thức Chung

Vòng bi là chi tiết cơ khí có vai trò giảm ma sát và định hướng chuyển động quay hoặc tịnh tiến giữa các bộ phận chuyển động. Việc lựa chọn đúng loại vòng bi và thông số kỹ thuật là yếu tố then chốt trong thiết kế và vận hành máy móc chính xác, hiệu quả.

Vòng bi là gì?

Vòng bi thường hay còn gọi là bạc đạn, là một bộ phận quan trọng trong các loại máy móc và thiết bị cơ khí. Chúng được thiết kế để giảm ma sát và hỗ trợ chuyển động trơn tru giữa các bộ phận quay, từ động cơ điện đến bánh xe ô tô. Tùy thuộc vào cấu trúc và mục đích sử dụng, vòng bi được chia thành hai nhóm chính: vòng bi hướng kính (chịu lực vuông góc với trục) và vòng bi chặn dọc trục (chịu tải dọc theo trục). Ngoài ra, chúng còn được phân loại dựa trên loại con lăn thành vòng bi tròn (sử dụng viên bi) và vòng bi đũa (sử dụng con lăn hình trụ hoặc khác).
Theo tài liệu kỹ thuật từ các nhà sản xuất hàng đầu như SKF (cập nhật 2025), vòng bi không chỉ giúp tăng tuổi thọ máy móc mà còn cải thiện hiệu suất trong các điều kiện khắc nghiệt. Ví dụ, tại các nhà máy ở Việt Nam, vòng bi như SKF 61905-2RS1 đã được ứng dụng rộng rãi nhờ khả năng chịu tải và chống bụi hiệu quả.

vòng bi hướng tâm

vòng bi chà

Vòng bi cũng được phân loại theo những ứng dụng đặc biệt như vòng bi bánh xe ô tô.

Chủng loại và đặc điểm các vòng bi -1

Cấu tạo và các thông số của vòng bi.

Vòng bi thường bao gồm vành trong, vành ngoài và các thành phần lăn (bi cầu hoặc bi đũa) và vòng cách định vị viên bi tại những khoảng cách cố định giữa các rãnh bi (xem hình 1).

Vật liệu tiêu chuẩn để sản xuất vành trong, vành ngoài, và các viên bi là thép vòng bi có hàm lượng carbon crôm cao và vòng cách bằng thép cứng. Thép được xử lý nhiệt để đạt được độ cứng thích hợp nhằm tối Ưu hóa khả năng chịu mỏi của vòng bi. Các mặt của rãnh chạy của vòng bi được mài với độ chính xác rất cao bằng cách dùng các máy công cụ đặc biệt.

Mỗi loại vòng bi khác nhau có các đặc điểm khác biệt nhau, các loại vòng bi thường có những đặc điểm sau:

- Mô men khởi động hay lực ma sát nhỏ và sự chênh lệch giữa mô men khởi động và mô men xoắn khi làm việc cũng nhỏ.
- Kích thước và độ chính xác được tiêu chuẩn hoá quốc tế, các loại vòng bi chất lượng cao có thể lắp lẫn được.
- So với bạc trượt vòng bi chịu mài mòn tốt hơn và bảo đảm sự chính xác của máy móc nơi chúng được sử dụng.
- Vòng bi tiêu thụ lượng chất bôi trơn ít và ít tốn kém chi phí bảo dưỡng hơn loại bạc trượt.
- Để việc chọn lựa vòng bi đạt hiệu quả cao, cần phải hiểu rõ thiết kế và đặc điểm của các loại vòng bi khác nhau và chọn vòng bi thích hợp tùy theo hoạt động của từng loại máy móc.

thế kế vòng bi

Các loại vòng bi phổ biến.

Vòng bi (bạc đạn) được thiết kế đa dạng để đáp ứng nhu cầu khác nhau trong công nghiệp và đời sống. Dưới đây là 9 loại vòng bi phổ biến, được phân loại dựa trên cấu trúc, khả năng chịu tải và ứng dụng thực tế. Tất cả thông tin được tham khảo từ các tài liệu kỹ thuật, bao gồm Tài liệu từ trang chính thức SKF, giúp bạn hiểu rõ hơn về từng loại.

#1 Vòng bi cầu có rãnh sâu

Vòng bi cầu có rãnh sâu là loại phổ biến nhất trong dòng vòng bi tròn nhờ sự đa dạng về thiết kế. Chúng bao gồm:

Không nắp chắn (mở).
Có nắp chắn mỡ bằng thép (2Z) hoặc cao su (2RS, như SKF 61905-2RS1).
Có rãnh chặn để lắp đặt dễ dàng.

Rãnh lăn trên vành trong và vành ngoài được thiết kế với cung bán kính lớn hơn viên bi, đảm bảo tiếp xúc hiệu quả khi chịu tải. Gờ vành trong và vành ngoài có độ cao bằng nhau, tăng độ ổn định. Loại này chịu được tải trọng hướng tâm, tải trọng dọc trục và tải trọng đa hợp, phù hợp với tốc độ cao nhờ thiết kế đơn giản và độ chính xác cao.

Phân loại kích thước:
- Vòng bi cực nhỏ: Đường kính ngoài < 9 mm.
- Vòng bi nhỏ: Đường kính ngoài = 9 mm, đường kính trong < 10 mm.
Vòng cách: Thường làm bằng thép dập, có thể gia công cho tốc độ cao hoặc kích thước lớn.
Đặc điểm: Có nắp sắt hoặc cao su, đã tra sẵn mỡ bôi trơn, lý tưởng cho máy bơm và động cơ điện.

#2 Vòng bi cầu tiếp xúc góc một dãy

Loại này có rãnh chạy vành trong và vành ngoài được chế tạo với góc tiếp xúc, không thể tách rời. Số lượng viên bi nhiều hơn vòng bi rãnh sâu, tăng khả năng chịu tải. Vòng cách làm từ thép dập, đồng thau cứng hoặc nhựa tổng hợp, tùy điều kiện làm việc.

Khả năng chịu tải: Chịu lực hướng tâm, dọc trục (một hướng) và tải đa hợp.
Ghép cặp: Hai vòng bi thường được ghép theo kiểu lưng-đối-lưng (DB), mặt-đối-mặt (DF) hoặc song song (DT) để chịu tải hai hướng. NACHI cung cấp cặp đã điều chỉnh khe hở sẵn, tối ưu cho trục chính máy móc.

Vòng bi tròn đỡ chăn tiếp xúc góc một dãy

#3 Vòng bi đỡ chặn tiếp xúc góc hai dãy

Cấu trúc tương tự hai vòng bi một dãy ghép lưng-đối-lưng, nhưng số viên bi mỗi dãy ít hơn. Loại này chịu tải trọng hướng tâm, lực moment và tải dọc trục hai phía, nhưng tải dọc trục thấp hơn cặp một dãy ghép.

Ứng dụng: Phù hợp cho máy móc yêu cầu độ cứng cao và tải đa hướng.

Vòng bi đỡ chặn tiếp xúc góc hai dãy

#4 Vòng bi cầu tự lựa

Vòng bi này có vành trong gắn hai dãy bi cầu, vành ngoài có rãnh hình cầu, cho phép tự điều chỉnh khi trục bị lệch do biến dạng hoặc lỗi lắp ráp. Thường có lỗ côn, lắp với ống lót côn.

Vòng cách: Thép dập hoặc nhựa polyamide.
Ứng dụng: Trục dài, gối đỡ khó định vị, nhưng chỉ phù hợp với tải trọng dọc trục thấp nhờ hỗ trợ nhẹ của viên bi.

Vòng bi tròn tự lựa

#5 Vòng bi đũa trụ

Đây là loại vòng bi hướng tâm đơn giản, thường dùng cho tốc độ cao. Vành trong, vành ngoài và bi trụ tiếp xúc trên một đường thẳng, chịu tải hướng kính lớn.

Thiết kế:
- N, NJ, NF, NU, RNU: Gờ liền.
- NH, NP, NUP, NUH: Gờ liền và rời.
- NN, NNU: Hai dãy.
Khả năng: Chịu tải nhẹ dọc trục, hỗ trợ trượt giữa viên bi và gờ.
Ứng dụng: Trục chính máy tiện, máy phay, nhờ khe hở có thể điều chỉnh khi lắp.

Vòng bi đũa trụ

#6 Vòng bi côn

Rãnh chạy vành trong, vành ngoài và viên bi được thiết kế với góc côn, điểm tiếp xúc nằm trên trục. Vành trong côn có gờ dẫn hướng viên bi.

Một dãy: Chịu tải hướng tâm và dọc trục (một hướng), ghép cặp "mặt-đối-mặt" hoặc "lưng-đối-lưng" để chịu hai phía.
Hai dãy hoặc bốn dãy: Dùng trong ổ trục máy cán, chịu tải nặng.
Vòng cách: Thép dập (nhỏ), đồng thau hoặc thép mềm (lớn), có chốt cho tải nặng.

Vòng bi côn

#7 Vòng bi cà na

Vòng bi cà na hai dãy (tang trống tự lựa) của NACHI có đường kính trong từ 25 mm đến 1000 mm. Rãnh vành ngoài hình cầu, tiếp xúc đường giữa rãnh và viên bi, chịu tải hướng tâm cao và va đập mạnh.

Ứng dụng: Máy cán giấy, sàng rung, nhờ khả năng tự lựa và tháo lắp dễ dàng với trục côn.
Vòng cách: Thép dập (nhỏ), đồng thau hoặc thép mềm (lớn).

Vòng bi cà na