Vòng Bi Đũa Trụ 2 Dãy: Chịu Tải Hướng Tâm Siêu Cao, Độ Cứng Vững Vượt Trội

Tìm hiểu vòng bi đũa trụ 2 dãy

Khi các ứng dụng đòi hỏi khả năng chịu tải trọng hướng tâm (lực vuông góc với trục) lên đến mức cực đại và yêu cầu độ cứng vững hệ thống ở mức cao nhất, vòng bi đũa trụ 2 dãy (Double Row Cylindrical Roller Bearing) nổi lên như một giải pháp kỹ thuật mạnh mẽ và đáng tin cậy. Thường được gọi là bạc đạn đũa trụ hai dãy, loại ổ lăn này là phiên bản nâng cấp của vòng bi đũa trụ một dãy, với đặc điểm cấu tạo nổi bật là có hai hàng con lăn hình trụ song song được bố trí trong cùng một cụm vòng bi.

Thiết kế hai dãy con lăn này giúp tăng gấp đôi diện tích tiếp xúc đường giữa các phần tử lăn và rãnh lăn, dẫn đến khả năng chịu tải hướng tâm cao hơn đáng kể và độ cứng vững theo phương hướng tâm vượt trội so với vòng bi một dãy cùng kích thước bao. Điều này làm cho vòng bi đũa trụ 2 dãy trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng công nghiệp nặng và các cơ cấu đòi hỏi độ chính xác cực cao dưới tải trọng lớn.

Ưu điểm vượt trội vòng bi đũa trụ 2 dãy

Sử dụng bạc đạn đũa trụ 2 dãy mang lại những lợi thế kỹ thuật không thể phủ nhận trong các ứng dụng đòi hỏi khắt khe:

• Khả năng chịu tải hướng tâm cực cao: Đây là ưu điểm lớn nhất. Với hai hàng con lăn, khả năng chịu tải hướng tâm cao hơn đáng kể so với vòng bi một dãy hoặc vòng bi cầu cùng kích thước, phù hợp cho các ứng dụng chịu tải rất nặng.
• Độ cứng vững hướng tâm rất cao: Số lượng con lăn lớn hơn và sự phân bổ tải trọng trên hai hàng giúp giảm thiểu biến dạng của ổ lăn dưới tác dụng của lực hướng tâm, mang lại độ cứng vững vượt trội, đảm bảo độ chính xác vị trí trục cao.
• Khả năng hoạt động tốc độ cao (so với khả năng chịu tải): Mặc dù có hai dãy con lăn, các thiết kế hiện đại với vòng cách tối ưu vẫn cho phép chúng hoạt động ở tốc độ tương đối cao, đặc biệt là so với khả năng chịu tải khổng lồ của chúng.
• Thiết kế cho ổ tự do (loại NN, NNU): Các loại phổ biến NN và NNU được thiết kế để cho phép sự di chuyển tương đối theo chiều trục giữa trục và vỏ, lý tưởng cho việc sử dụng làm ổ tự do để bù trừ giãn nở nhiệt.
• Độ chính xác cao: Thường được sản xuất với cấp chính xác cao (P6, P5, P4) để đáp ứng yêu cầu của các ứng dụng như trục chính máy công cụ

Cấu tạo đặc trưng của vòng bi đũa trụ 2 dãy

Vòng bi đũa trụ 2 dãy có cấu tạo cơ bản tương tự loại một dãy nhưng với số lượng con lăn gấp đôi:

Vòng ngoài (Outer Ring)

Vòng thép bên ngoài, có hai rãnh lăn hình trụ song song ở mặt trong. Tùy loại (NN, NNU,...) mà có thể có hoặc không có gờ chặn. Loại NNU thường có gờ chặn.

Vòng trong (Inner Ring)

Vòng thép bên trong, có hai rãnh lăn hình trụ song song ở mặt ngoài. Tùy loại (NN, NNU,...) mà có thể có hoặc không có gờ chặn. Loại NN thường có gờ chặn.

Con lăn đũa trụ (Cylindrical Rollers)

Hai hàng con lăn hình trụ song song, làm từ thép chịu lực. Biên dạng tiếp xúc thường được tối ưu hóa.

Vòng cách (Cage)

Giữ và dẫn hướng cho cả hai hàng con lăn. Thường là loại vòng cách liền khối gia công bằng đồng thau (Machined Brass Cage – M, MA, MB) do yêu cầu về độ bền và độ chính xác cao, đặc biệt ở các kích thước lớn hoặc ứng dụng máy công cụ. Vòng cách thép dập hoặc nhựa polyamide cũng có thể được sử dụng cho một số kích thước nhỏ hơn hoặc seri cụ thể.

Vật liệu chế tạo vòng bi đũa trụ 2 dãy

Do yêu cầu chịu tải nặng và độ chính xác cao, vật liệu chế tạo thường là loại cao cấp nhất:

Vòng trong, vòng ngoài, con lăn: Thép chịu lực crom hàm lượng carbon cao (100Cr6 / SUJ2) được tôi và xử lý nhiệt đặc biệt để đạt độ cứng, độ bền mỏi và ổn định kích thước tối ưu.

Vòng cách:

• Đồng thau gia công (M, MA, MB): Rất phổ biến cho loại 2 dãy, đặc biệt là các seri dùng cho máy công cụ, do độ bền cao, khả năng tự bôi trơn tốt hơn thép và ổn định ở tốc độ cao.
• Thép dập: Có thể dùng cho các kích thước nhỏ hơn.
• Nhựa polyamide (P, T, TN, TV): Dùng cho các ứng dụng tốc độ rất cao, yêu cầu quán tính thấp
• .

Phân loại vòng bi đũa trụ 2 dãy

Cách phân loại chính dựa trên cấu trúc gờ chặn và khả năng tháo rời:

Loại NNU (Seri NNU 49, NNU 41,...)

• Cấu tạo: Vòng ngoài thường có 3 gờ chặn (gờ giữa và 2 gờ biên), vòng trong không có gờ chặn.
• Chức năng: Chỉ chịu tải hướng tâm. Cho phép trục di chuyển tự do 2 hướng dọc trục so với vỏ. Dùng làm ổ tự do.
• Tháo rời: Có thể tách rời hai nửa vòng trong (hoặc vòng trong liền khối không gờ) khỏi cụm vòng ngoài + con lăn + vòng cáchAlt text: Vòng bi đũa trụ 2 dãy loại NNU, ổ tự do, thường có vòng trong tháo rời được.

Phân loại NNU

Loại NN (Seri NN 30, NN 31,...)

• Cấu tạo: Vòng trong có 3 gờ chặn (gờ giữa và 2 gờ biên), vòng ngoài không có gờ chặn.
• Chức năng: Chỉ chịu tải hướng tâm. Cho phép trục di chuyển tự do 2 hướng dọc trục so với vỏ. Dùng làm ổ tự do.
• Tháo rời: Có thể tách rời vòng ngoài khỏi cụm vòng trong + con lăn + vòng cách.
• Seri NN 30 và NN 31: Là các seri rất phổ biến dùng cho trục chính máy công cụ, thường có lỗ côn (K) và cấp chính xác cao (P5, P4).

Loại không vòng cách (Full Complement - NNF,...)

• Cấu tạo: Chứa tối đa số lượng con lăn trụ trong hai hàng, không có vòng cách. Thường có vòng trong sẻ đôi và vòng ngoài liền khối. Có thể được thiết kế với rãnh giữ vòng phe hoặc tích hợp phớt làm kín.
• Chức năng: Chịu tải hướng tâm cực kỳ lớn, đặc biệt là tải tĩnh. Cũng có thể chịu tải dọc trục hai hướng ở mức độ nhất định nhờ thiết kế gờ chặn đặc biệt.
• Nhược điểm: Tốc độ giới hạn rất thấp.

Cách đọc hiểu mã hiệu của vòng bi đũa trụ 2 dãy

Cấu trúc cơ bản của mã hiệu

Mã hiệu của vòng bi đũa trụ 2 dãy thường có dạng:
[Tiền tố] + Ký hiệu chính (loại vòng bi) + Số seri (kích thước) + [Hậu tố]

Ví dụ: NN 3015 KTN/SP

• NN: Loại vòng bi đũa trụ 2 dãy.
• 30: Đường kính trong (bore diameter).
• 15: Dòng chiều rộng.
• KTN/SP: Đặc tính bổ sung (lỗ côn, lồng nhựa, độ chính xác cao).

Phân tích từng thành phần

a. Tiền tố (Prefix) – Nếu có

Tiền tố thường chỉ đặc điểm bổ sung hoặc ứng dụng đặc biệt:

• R: Thiết kế đặc biệt (tùy nhà sản xuất).
• K: Vòng bi có lỗ côn (dùng với trục côn, không liên quan đến con lăn côn).

Ví dụ: K-NN3010 – Vòng bi đũa trụ 2 dãy loại NN có lỗ côn.

b. Ký hiệu chính (Type Code) – Loại vòng bi

Phần này chỉ cấu trúc của vòng bi đũa trụ 2 dãy:

• NN: Vòng trong không có vành chặn, vòng ngoài có hai vành chặn, chịu tải hướng tâm cao, thường dùng trong trục chính máy công cụ.
• NNU: Vòng ngoài không có vành chặn, vòng trong có hai vành chặn, cũng chịu tải hướng tâm tốt, phù hợp với các ứng dụng cần tháo lắp dễ dàng.

Ví dụ: NNU 4920 – Vòng bi đũa trụ 2 dãy loại NNU, vòng ngoài không vành chặn.

c. Số sê-ri (Series Number) – Kích thước

Số sê-ri biểu thị kích thước vòng bi:

• Hai chữ số đầu (hoặc ba chữ số với vòng bi lớn): Chỉ đường kính trong (bore diameter), tính bằng mm.
• Dòng 3 (ví dụ: 30): Đường kính trong = 30 x 5 = 150mm (theo tiêu chuẩn ISO).
• Dòng 49 (ví dụ: 4920): Đường kính trong = 20 x 5 = 100mm (theo dòng 49).

Ngoại lệ: Nếu số nhỏ (00-03), thì:

• 00 = 10mm
• 01 = 12mm
• 02 = 15mm
• 03 = 17mm
• Chữ số cuối: Chỉ dòng chiều rộng (width series, ví dụ: 0, 1, 2).

Ví dụ: NN 3015 – Đường kính trong = 30 x 5 = 150mm, thuộc dòng chiều rộng 15.

d. Hậu tố (Suffix) – Đặc tính bổ sung

Hậu tố chỉ các đặc điểm kỹ thuật hoặc thiết kế bổ sung:

• K: Lỗ côn (tapered bore), tỷ lệ côn thường là 1:12.
• E: Thiết kế cải tiến (Enhanced), tăng khả năng chịu tải.
• C: Khe hở bên trong (C2, C3, C4 – khe hở nhỏ, bình thường, lớn).
• P: Lồng giữ bằng nhựa (polyamide), phù hợp với tốc độ cao.
• M: Lồng giữ bằng đồng thau (machined brass), dùng cho tải nặng.
• T: Lồng giữ bằng nhựa chịu nhiệt (phenol resin).
• F: Không lồng giữ (full complement), chứa nhiều con lăn hơn, chịu tải cao nhưng tốc độ thấp.
• SP: Độ chính xác cao (Special Precision), thường dùng trong máy công cụ.
• UP: Độ chính xác cực cao (Ultra Precision).

Ví dụ: NN 3015 KTN/SP – Lỗ côn (K), lồng nhựa chịu nhiệt (TN), độ chính xác cao (SP).

Ví dụ minh họa

NN 3015 KTN/SP:

• NN: Loại NN (vòng trong không vành chặn, vòng ngoài 2 vành chặn).
• 30: Dòng 3, đường kính trong = 150mm (30 x 5).
• 15: Chiều rộng dòng 15.
• KTN/SP: Lỗ côn (K), lồng nhựa chịu nhiệt (TN), độ chính xác cao (SP).

=> Đây là vòng bi đũa trụ 2 dãy NN, đường kính trong 150mm, lỗ côn, lồng nhựa, độ chính xác cao.

NNU 4920 M:

• NNU: Loại NNU (vòng ngoài không vành chặn, vòng trong 2 vành chặn).
• 49: Dòng 49, đường kính trong = 100mm (20 x 5).
• 20: Chiều rộng dòng 20.
• M: Lồng đồng thau.

=> Đây là vòng bi đũa trụ 2 dãy NNU, đường kính trong 100mm, lồng đồng thau

.

Bảng tra cứu kích thước vòng bi đũa trụ 2 dãy

So sánh vòng bi đũa trụ 2 dãy với các loại khác

So với vòng bi đũa trụ 1 dãy

• Hai dãy: Chịu tải hướng tâm cao hơn nhiều, độ cứng vững hướng tâm cao hơn nhiều. Thường dùng cho ứng dụng nặng và chính xác hơn. Kích thước (đặc biệt là B) và giá thành thường lớn hơn.
• 1 dãy: Đa dạng hơn về cấu hình định vị dọc trục (NU, N, NJ, NUP), thường cho tốc độ giới hạn cao hơn một chút ở cùng kích thước.

So với vòng bi tang trống (Spherical Roller Bearing)

• Đũa trụ 2 dãy (NN, NNU): Tốc độ giới hạn thường cao hơn, chỉ chịu tải hướng tâm (không chịu tải dọc trục, cho phép di chuyển dọc trục), độ cứng vững hướng tâm cao hơn, không chịu được lệch tâm.
• Tang trống: Chịu được cả tải hướng tâm và tải dọc trục hai hướng, có khả năng tự lựa chịu lệch tâm rất tốt, nhưng tốc độ giới hạn thường thấp hơn và độ cứng vững hướng tâm thấp hơn một chút.

So với vòng bi đũa côn 2 dãy (Double Row Tapered Roller Bearing)

• Đũa trụ 2 dãy (NN, NNU): Chỉ chịu tải hướng tâm, thường dùng làm ổ tự do.
• Đũa côn 2 dãy: Chịu được cả tải hướng tâm và tải dọc trục hai hướng rất cao, độ cứng vững hệ thống cao, thường dùng làm ổ cố định.

Ứng dụng vòng bi đũa trụ 2 dãy

Vòng bi đũa trụ 2 dãy là lựa chọn hàng đầu trong các ứng dụng đòi hỏi khả năng chịu tải hướng tâm cực lớn, cùng với độ cứng vững và độ chính xác rất cao. Một số ứng dụng tiêu biểu bao gồm:

• Trục chính máy công cụ (Machine Tool Spindles): Đặc biệt phổ biến là các seri NN 30, NNU 49 với cấp chính xác cao (P5, P4, SP, UP). Thường sử dụng vòng bi có lỗ côn (K) để dễ dàng lắp chính xác và điều chỉnh khe hở bên trong
• .

Ứng dụng trục chính máy công nghiệp

• Tua bin gió (Wind Turbines): Thường được dùng trong hộp số chính, nơi cần độ tin cậy và độ bền vượt trội.

Hướng dẫn lắp đặt và vận hành vòng bi đũa trụ 2 dãy

Lắp đặt

Việc lắp đặt vòng bi đũa trụ 2 dãy, đặc biệt là các loại cấp chính xác cao, đòi hỏi quy trình nghiêm ngặt nhằm đảm bảo hiệu suất và độ bền lâu dài:

• Độ sạch: Yêu cầu mức độ sạch rất cao đối với vòng bi, trục, lỗ lắp và cả môi trường làm việc. Bất kỳ bụi bẩn hoặc hạt lạ nào cũng có thể ảnh hưởng đến độ chính xác và tuổi thọ vòng bi.
• Kiểm tra dung sai: Cần đo kiểm chính xác kích thước và dung sai của trục và lỗ lắp theo đúng khuyến cáo cho từng cấp chính xác và chế độ lắp (chặt hoặc lỏng).
• Dụng cụ lắp đặt: Sử dụng thiết bị chuyên dụng như cảo, máy ép hoặc máy gia nhiệt. Tuyệt đối không dùng búa, và lực lắp phải được tác động lên đúng vòng (vòng trong hoặc vòng ngoài) tùy theo cách lắp.
• Lắp vòng bi lỗ côn (K): Thực hiện bằng cách ép vòng bi lên trục côn hoặc dùng ống lót côn. Độ dịch chuyển dọc trục khi ép sẽ quyết định khe hở còn lại sau lắp → cần đo bằng căn lá hoặc đồng hồ so.
• Độ đồng tâm: Rất quan trọng, đặc biệt trong các ứng dụng tốc độ cao – yêu cầu độ đồng tâm cực cao giữa trục và ổ đỡ.
• Lắp đúng cặp (nếu có): Một số vòng bi được sản xuất theo cặp ghép chính xác, cần lắp đúng thứ tự và chiều hướng theo chỉ dẫn của nhà sản xuất.

Bôi trơn

Bôi trơn đúng cách là yếu tố then chốt giúp vòng bi hoạt động ổn định và bền bỉ:

• Dầu tuần hoàn: Thường dùng trong các ứng dụng tốc độ cao và yêu cầu độ chính xác lớn (như trục chính máy công cụ). Giúp làm mát tốt và duy trì độ sạch.
• Mỡ bôi trơn: Áp dụng cho các ứng dụng tốc độ thấp hơn hoặc môi trường làm việc đặc biệt.
• Lựa chọn chất bôi trơn: Cần chọn đúng loại dầu (độ nhớt, phụ gia) hoặc mỡ bôi trơn (gốc dầu, độ đặc, phụ gia EP) và lượng bôi trơn phù hợp theo hướng dẫn kỹ thuật.
• Hệ thống bôi trơn: Phải đảm bảo chất bôi trơn tiếp cận hiệu quả cả hai hàng con lăn.

Vận hành và bảo dưỡng

Để đảm bảo tuổi thọ và vận hành ổn định, cần thực hiện bảo trì định kỳ nghiêm ngặt:

• Giám sát liên tục: Theo dõi chặt chẽ các thông số nhiệt độ, tiếng ồn và độ rung, đặc biệt trong giai đoạn chạy rà ban đầu.
• Duy trì hệ thống bôi trơn: Luôn đảm bảo sạch sẽ và bổ sung/kiểm tra theo đúng chu kỳ khuyến cáo.
• Tránh tác động đột ngột: Hạn chế tối đa va đập cơ học, tải trọng đột ngột hoặc lệch tâm – những yếu tố có thể làm giảm nhanh chóng tuổi thọ vòng bi.

FAQ - Câu hỏi thường gặp về vòng bi đũa trụ 2 dãy

Hỏi: Vòng bi đũa trụ 2 dãy chịu tải hướng tâm gấp đôi loại 1 dãy cùng size không?
Đáp: Không hoàn toàn gấp đôi, nhưng cao hơn đáng kể (thường từ 1.5 đến dưới 2 lần tùy thiết kế và seri).

Hỏi: Loại NN và NNU có chịu được tải dọc trục không?
Đáp: Không. Chúng được thiết kế làm ổ tự do, cho phép dịch chuyển dọc trục.

Hỏi: Tại sao trục chính máy công cụ hay dùng loại NN 30 K?
Đáp: Seri NN 30 có độ cứng vững cao, lỗ côn (K) cho phép lắp chính xác và điều chỉnh khe hở tối ưu, đáp ứng yêu cầu về độ chính xác và khả năng cắt gọt của máy công cụ.

Hỏi: Loại 2 dãy có cần khe hở C3, C4 không?
Đáp: Có, tương tự loại 1 dãy, cần khe hở lớn hơn (C3, C4) nếu lắp ghép chặt hoặc hoạt động ở nhiệt độ cao. Loại cho máy công cụ thường có khe hở nhỏ hơn (C1, C2) hoặc khe hở đặc biệt để đạt độ cứng vững tối đa.

Hỏi: Vòng bi đũa trụ 2 dãy có đắt không?
Đáp: Có, thường đắt hơn đáng kể so với loại 1 dãy cùng đường kính lỗ, đặc biệt là các loại có cấp chính xác cao (P5, P4, SP) hoặc vòng cách đồng.

Hỏi: Lắp lỗ côn (K) cần chú ý gì nhất?
Đáp: Phải kiểm soát chính xác độ dịch chuyển dọc trục khi ép vòng bi lên phần côn để đạt được khe hở dư hoặc độ căng ban đầu (preload) mong muốn. Cần dụng cụ đo chuyên dụng.

Hỏi: Có thể thay thế vòng bi tang trống bằng vòng bi đũa trụ 2 dãy không?
Đáp: Không nên nếu ứng dụng có độ lệch tâm đáng kể, vì vòng bi đũa trụ rất nhạy cảm với lệch tâm. Chỉ thay thế khi cần tốc độ cao hơn hoặc độ cứng vững hướng tâm tuyệt đối và đảm bảo độ đồng tâm rất tốt.

Hỏi: Mua Vòng bi đũa trụ 2 dãy chất lượng cao ở đâu?
Đáp: Nên chọn nhà cung cấp uy tín, có chuyên môn về vòng bi công nghiệp như Mecsu, nơi có thể cung cấp sản phẩm chính hãng và tư vấn kỹ thuật chuyên sâu.

✅ Cần Vòng Bi Chịu Tải Siêu Cao, Độ Cứng Vững Vượt Trội? Chọn Ngay Vòng Bi Đũa Trụ 2 Dãy Tại Mecsu!

Xem thêm:

• So Sánh Vòng Bi Đũa Trụ 1 Dãy và 2 Dãy: Khi Nào Nên Chọn Loại Nào?
• Vòng Bi Cho Trục Chính Máy Công Cụ: Yêu Cầu và Lựa Chọn
• Tìm Hiểu Về Vòng Bi Tang Trống và Khả Năng Chịu Lệch Tâm
• Kỹ Thuật Lắp Đặt Vòng Bi Lỗ Côn (Tapered Bore)
• Các Cấp Chính Xác Vòng Bi (P6, P5, P4...) và Ý Nghĩa Trong Ứng Dụng