Vòng bi kim chặn trục (Thrust Needle Roller Bearings) hay bạc đạn chà bi kim là loại vòng bi đặc biệt, được thiết kế để chịu tải dọc trục lớn trong không gian siêu mỏng, chỉ vài mm chiều cao. Với cấu trúc gồm con lăn kim mảnh nằm giữa hai vòng đệm phẳng, chúng không có vòng trong hay ngoài truyền thống, giúp tiết kiệm không gian và vận hành êm ái. Mang ký hiệu như vòng bi AXK, vòng bi NTA, vòng bi TC vòng bi kim chặn dọc trục thường được sử dụng trong ghế ô tô, máy nén khí, van công nghiệp, và các ứng dụng cần chặn chuyển động dọc trục hiệu quả.
Bạn chưa tìm được sản phẩm? Tìm thêm qua bộ lọc sản phẩm.
Trong thiết kế cơ khí, việc bố trí ổ lăn chịu lực dọc trục (song song trục quay) trong không gian chiều cao cực hẹp luôn là thách thức. Khi vòng bi chặn thông thường (bi cầu/đũa chặn) quá cồng kềnh, Vòng bi kim chặn trục (Thrust Needle Roller Bearing) nổi lên như giải pháp kỹ thuật gọn nhẹ, hiệu quả cao.
Thường gọi là Bạc đạn kim chặn, Ổ lăn kim chặn, hay Vòng bi chặn kim. Loại này thiết kế chuyên biệt để chịu Tải trọng dọc trục lớn, chỉ cần chiều cao lắp đặt tối thiểu. Chúng dùng con lăn hình kim (trụ dài, đường kính nhỏ) trong vòng cách, tạo thành cụm mỏng.
Lưu ý: Cụm kim chặn cần bề mặt phẳng/cứng/nhẵn làm đường đua, thường dùng vòng đệm chặn chuyên dụng. Hãy tìm hiểu chi tiết cấu tạo, vòng đệm, cách chọn, ứng dụng và điểm kỹ thuật quan trọng của Vòng bi kim chặn trục cùng Mecsu.
Sử dụng Vòng bi kim chặn trục mang lại những lợi thế kỹ thuật rõ rệt trong các ứng dụng phù hợp:
Đây là ưu điểm không thể thay thế. Với chiều cao chỉ bằng chiều cao của cụm kim và vòng đệm (nếu có), chúng mỏng hơn đáng kể so với hầu hết các loại vòng bi chặn khác có cùng khả năng chịu tải, cho phép thiết kế các cơ cấu nhỏ gọn hơn rất nhiều.
Nguyên lý tiếp xúc đường của nhiều con lăn kim với bề mặt rãnh lăn phẳng giúp phân bổ lực đẩy dọc trục hiệu quả, mang lại khả năng chịu tải (đặc biệt là tải tĩnh) rất tốt so với kích thước mỏng manh của chúng.
Số lượng lớn con lăn tiếp xúc đồng thời tạo thành một mặt phẳng chịu lực có độ cứng vững cao theo chiều trục, hạn chế biến dạng và đảm bảo định vị chính xác theo chiều trục.
Có thể tùy chọn sử dụng các loại vòng đệm chặn khác nhau (AS, LS, GS...) hoặc thậm chí chạy trực tiếp trên bề mặt chi tiết máy (nếu bề mặt đó đạt chuẩn kỹ thuật khắt khe), mang lại sự linh hoạt trong thiết kế.
Cấu trúc đơn giản giúp giảm thiểu trọng lượng tổng thể.
Một bộ vòng bi kim chặn trục hoạt động hiệu quả bao gồm hai phần không thể tách rời:
Con lăn kim: Các con lăn hình trụ dài (L/D > 3), đường kính nhỏ, làm từ thép chịu lực tôi cứng. Chúng được xếp nằm ngang, hướng tâm (đầu nhọn hướng vào tâm trục).
Vòng cách: Thường làm bằng thép tấm dập hoặc nhựa kỹ thuật, có các khe hoặc hốc để giữ, phân tách và dẫn hướng các con lăn kim.
AS Series: Vòng đệm mỏng nhất, độ chính xác cao. Có thể dùng làm bề mặt rãnh lăn cho cả phía trục và phía lỗ ổ đỡ. Là lựa chọn tốt nhất khi cần tối ưu chiều cao lắp đặt và cả hai bề mặt lắp không đạt chuẩn.
LS Series (Locating Washer - Shaft): Được thiết kế để lắp khít trên trục (định vị theo trục) và chỉ cung cấp bề mặt rãnh lăn cho phía trục. Dày hơn AS.
GS Series (Locating Washer - Housing): Được thiết kế để lắp khít vào lỗ ổ đỡ (định vị theo lỗ) và chỉ cung cấp bề mặt rãnh lăn cho phía ổ đỡ. Dày hơn AS.
WS Series (Shaft Washer): Tương tự LS, dùng làm rãnh lăn trên trục.
ZS Series: Vòng đệm trung gian, dùng trong các trường hợp đặc biệt.
Alt text: Sơ đồ chi tiết cấu tạo và lắp ráp Vòng bi kim chặn trục AXK
Alt text: Hình ảnh các loại cụm kim chặn AXK, K811 và các vòng đệm chặn AS, LS, GS, WS riêng biệt.
Mã hiệu của cụm lồng giữ và con lăn kim chặn (phần tử lăn chính) cung cấp thông tin về seri và kích thước cơ bản.
Đối với mã dạng AXK 2035: Mã này chỉ một cụm kim chặn thuộc seri AXK.
Lưu ý: Chiều cao (T) của cụm AXK 2035 cần được tra trong catalogue.
Đối với mã dạng AXK 50: Mã này (nếu có theo quy ước của hãng cụ thể) thường chỉ đường kính trong danh nghĩa d = 50mm. Kích thước đường kính ngoài (D) và chiều cao (T) của cụm này bắt buộc phải tra cứu catalogue của nhà sản xuất.
Đối với mã dạng K811 và K812 chỉ các seri tiêu chuẩn, trong đó Seri 811 thường có tiết diện (chiều cao) mỏng hơn Seri 812.
Các số theo sau (ví dụ 04, 10) thường dùng để xác định đường kính trong danh nghĩa 'd'. Đối với các số từ 04 trở lên, nhân số đó với 5 để ra 'd' tính bằng mm.
Đối với mã dạng K 81104: Thuộc Seri 811 (mỏng), có đường kính trong danh nghĩa d = 04 x 5 = 20mm. Đường kính ngoài (D) và chiều cao (T) của cụm này cần tra catalogue (thường D=35mm). Mã này tương thích về kích thước cơ bản với AXK 2035.
Đối với mã dạng K 81210: Thuộc Seri 812 (dày hơn), có đường kính trong danh nghĩa d = 10 x 5 = 50mm. Đường kính ngoài (D) và chiều cao (T) cần tra catalogue.
Vòng đệm chặn cung cấp bề mặt rãnh lăn phẳng, cứng cho cụm kim chặn. Mã hiệu của chúng thường liên quan đến kích thước của cụm kim chặn tương ứng.
Đối với mã dạng AS chỉ loại vòng đệm mỏng, chính xác cao, có thể dùng cho cả trục và lỗ.
AS 2035: Chỉ vòng đệm chặn loại AS, có đường kính trong d = 20mm và đường kính ngoài D = 35mm. Nó được thiết kế để sử dụng cùng với cụm kim chặn có kích thước tương ứng như AXK 2035 hoặc K 81104. Độ dày của vòng đệm AS rất mỏng (thường chỉ 1mm), cần tra catalogue để biết chính xác.
Đối với mã dạng LS (Locating Washer - Shaft) và WS (Shaft Washer) là các vòng đệm dùng để tạo rãnh lăn trên trục. Chúng thường dày hơn AS và có đường kính trong được gia công chính xác để lắp vừa khít lên trục.
LS 2035: Chỉ vòng đệm chặn lắp trục loại LS, có đường kính trong d = 20mm và đường kính ngoài D = 35mm. Dùng cùng cụm kim AXK 2035 / K 81104 khi bề mặt lỗ đạt chuẩn nhưng bề mặt trục không đạt.
WS 81104: Chỉ vòng đệm chặn lắp trục loại WS, được thiết kế đặc biệt để dùng cùng cụm kim chặn Seri 811 có d=20mm (như K 81104). Kích thước đường kính ngoài và độ dày cần tra catalogue.
Đối với mã dạng GS (Locating Washer - Housing) là vòng đệm dùng để tạo rãnh lăn trong lỗ ổ đỡ. Chúng thường dày hơn AS và có đường kính ngoài được gia công chính xác để lắp vừa khít vào lỗ. ZS là vòng đệm trung gian ít phổ biến hơn.
GS 81104: Chỉ vòng đệm chặn lắp lỗ loại GS, được thiết kế để dùng cùng cụm kim chặn Seri 811 có d=20mm (như K 81104). Dùng khi bề mặt trục đạt chuẩn nhưng bề mặt lỗ không đạt. Kích thước đường kính trong, ngoài và độ dày cần tra catalogue.
Quy trình lựa chọn cần tuân theo các bước sau:
Lưu ý: Rất hiếm khi bề mặt chi tiết máy đạt đủ tiêu chuẩn làm rãnh lăn trực tiếp (thường yêu cầu HRC > 58 và Ra < 0.2 µm).
Nếu cả bề mặt trục và lỗ đều không đạt chuẩn làm rãnh lăn: Sử dụng kết hợp LS + GS HOẶC sử dụng hai vòng AS.
Nếu chỉ bề mặt trục đạt chuẩn, bề mặt lỗ không đạt chuẩn: Sử dụng vòng đệm GS (lắp lỗ).
Nếu chỉ bề mặt lỗ đạt chuẩn, bề mặt trục không đạt chuẩn: Sử dụng vòng đệm LS / WS (lắp trục).
Nếu cả hai bề mặt trục và lỗ đều đạt chuẩn (rất hiếm): Có thể không cần vòng đệm (nhưng cần xác nhận với nhà sản xuất). Hoặc sử dụng vòng AS nếu vẫn muốn có bề mặt chuyên dụng và tiết kiệm không gian tối đa.
Nhờ thiết kế siêu mỏng và khả năng chịu tải dọc trục tốt, Vòng bi kim chặn trục thường được sử dụng trong:
Alt text: Ứng dụng của vòng bi kim chặn trục trong hộp số ô tô, xe máy.
Alt text: Ứng dụng của vòng bi kim chặn trục trong máy móc nông nghiệp, xây dựng.
Alt text: Ứng dụng của vòng bi kim chặn trục trong máy công cụ.
Alt text: Ứng dụng của vòng bi kim chặn trục trong thiết bị lái tàu thuyền.
Alt text: Ứng dụng của vòng bi kim chặn trục trong khớp nối, bản lề công nghiệp chịu lực dọc trục.
Alt text: Ứng dụng của vòng bi kim chặn trục trong van công nghiệp.
Alt text: Lưu ý về bề mặt lắp phẳng, vuông góc và bôi trơn khi lắp Vòng bi kim chặn trục.
Không đáng kể, gần như bằng không. Loại vòng bi này được thiết kế chuyên biệt chỉ để chịu tải trọng dọc trục. Cần có ổ lăn hướng tâm riêng để chịu tải trọng theo phương vuông góc với trục quay.
Gần như là bắt buộc trong hầu hết các ứng dụng thực tế. Việc xử lý bề mặt chi tiết máy (trục và lỗ) để đạt đủ tiêu chuẩn làm rãnh lăn trực tiếp (độ cứng, độ nhám, độ phẳng, độ vuông góc) là rất khó khăn và tốn kém. Sử dụng vòng đệm chuyên dụng là giải pháp an toàn, hiệu quả và phổ biến nhất để cung cấp rãnh lăn lý tưởng.
Tốc độ giới hạn của loại này thường thấp hơn so với Vòng bi cầu chặn cùng kích thước. Tốc độ tối đa phụ thuộc vào kích thước vòng bi, tải trọng, bôi trơn và điều kiện làm việc. Luôn cần tra cứu giới hạn tốc độ cụ thể trong catalogue của nhà sản xuất cho mã hiệu bạn chọn.
Có hai lựa chọn phổ biến:
Trong hầu hết các ứng dụng thông thường thì không cần. Tuy nhiên, đối với các cơ cấu đòi hỏi độ cứng vững rất cao hoặc hoạt động ở tốc độ tương đối cao, việc áp dụng một tải trọng đặt trước nhẹ có thể cần thiết để đảm bảo tất cả con lăn luôn tiếp xúc, giảm rung động và tăng độ cứng vững hệ thống.
Có tồn tại một số biến thể làm bằng vật liệu chống gỉ, nhưng chúng khá hiếm và quan trọng hơn là khả năng chịu tải thường thấp hơn đáng kể so với loại làm từ thép chịu lực tiêu chuẩn. Điều này là do khó đạt được độ cứng bề mặt cao cần thiết cho rãnh lăn khi sử dụng vật liệu chống gỉ thông thường.
Nên mua tại các nhà cung cấp vòng bi công nghiệp uy tín, có nguồn gốc rõ ràng và cung cấp đầy đủ catalogue, chứng chỉ chất lượng. Mecsu là một trong những địa chỉ đáng tin cậy, cung cấp sản phẩm từ các thương hiệu hàng đầu và có đội ngũ hỗ trợ kỹ thuật chuyên nghiệp.