Một vòng bi tiêu chuẩn thường gồm năm bộ phận chính: vòng ngoài, vòng trong, bi, vòng cách và chất bôi trơn. Các bộ phận này phối hợp với nhau để giảm ma sát, đỡ tải và giúp trục quay ổn định trong quá trình vận hành.
Vòng bi hở và vòng bi kín
Vòng bi có thể được chia thành hai nhóm phổ biến: vòng bi hở và vòng bi kín.
Vòng bi hở không có nắp chắn bụi hoặc phớt làm kín. Loại này phù hợp khi hệ thống đã có cơ cấu che chắn riêng hoặc cần bôi trơn bổ sung trong quá trình sử dụng.
Vòng bi kín được lắp thêm nắp chắn bụi hoặc phớt để hạn chế bụi bẩn, tạp chất xâm nhập và giúp giữ mỡ bôi trơn bên trong vòng bi. Nhờ đó, vòng bi kín thường dễ bảo trì hơn và được dùng rộng rãi trong động cơ điện, thiết bị cơ khí, quạt, hộp số nhỏ và nhiều cụm truyền động công nghiệp.
Nắp chắn bụi kim loại ZZ
Vòng bi có ký hiệu ZZ được lắp nắp chắn bụi kim loại ở cả hai bên. Đây là dạng làm kín không tiếp xúc, giúp giảm nguy cơ rò rỉ mỡ và hạn chế bụi bẩn ở mức cơ bản, đồng thời vẫn giữ ma sát thấp.
Nắp chắn bụi kim loại có thể là loại cố định hoặc loại tháo rời. Loại cố định thường được dập giữ trên vòng ngoài, phù hợp với vòng bi mini và vòng bi cỡ nhỏ. Loại tháo rời thường dùng vòng lò xo để giữ nắp, thường gặp ở một số thiết kế vòng bi thành mỏng nhằm giảm biến dạng khi lắp ráp.
Phớt cao su 2RS và 2RZ
Vòng bi dùng phớt cao su thường gặp hai dạng chính: 2RS và 2RZ.
- 2RS: phớt cao su tiếp xúc ở cả hai bên. Mép phớt tiếp xúc với vòng trong, giúp khả năng làm kín tốt hơn nhưng ma sát thường cao hơn so với loại không tiếp xúc.
- 2RZ: phớt cao su không tiếp xúc ở cả hai bên. Loại này giảm ma sát tốt hơn, phù hợp khi cần tốc độ cao hơn nhưng mức bảo vệ thường thấp hơn 2RS.
Việc chọn ZZ, 2RS, 2RZ hay OPEN nên dựa trên môi trường làm việc, tốc độ quay, yêu cầu bảo vệ bụi/nước và cách bôi trơn của thiết bị.
Chức năng của các bộ phận chính
1. Vòng trong và vòng ngoài
Vòng trong thường được lắp trên trục, còn vòng ngoài được lắp vào vỏ hoặc gối đỡ. Mặt đầu vòng bi tiếp xúc với vai trục hoặc vai vỏ để định vị theo phương dọc trục. Mép vát trên vòng trong và vòng ngoài giúp quá trình lắp ráp thuận lợi hơn và giảm nguy cơ sứt mép.
Trong vận hành, thường một vòng quay và vòng còn lại đứng yên. Ví dụ, trong nhiều động cơ điện, vòng trong quay theo trục còn vòng ngoài cố định trong vỏ động cơ.
Rãnh lăn trên vòng trong và vòng ngoài là bề mặt làm việc quan trọng nhất của vòng bi. Hình dạng rãnh, độ chính xác gia công và độ nhẵn bề mặt ảnh hưởng trực tiếp đến ma sát, độ rung, tiếng ồn và tuổi thọ vòng bi.
2. Bi
Bi là phần tử lăn nằm giữa vòng trong và vòng ngoài. Khi vòng bi làm việc, bi lăn trong rãnh lăn để giảm ma sát giữa trục và vỏ.
Khả năng chịu tải hướng kính và tải dọc trục của vòng bi phụ thuộc nhiều vào số lượng bi, đường kính bi, vật liệu và độ chính xác gia công. Vì bi làm việc ở tốc độ cao và chịu ứng suất tiếp xúc lớn, chất lượng bi có ảnh hưởng trực tiếp đến độ êm, độ bền và độ ổn định của vòng bi.
3. Vòng cách
Vòng cách, còn gọi là bộ cách, có nhiệm vụ giữ khoảng cách đều giữa các viên bi. Nhờ đó, bi không va chạm trực tiếp với nhau trong quá trình quay, giúp giảm ma sát, giảm nhiệt và duy trì chuyển động ổn định.
Tùy theo thiết kế và điều kiện làm việc, vòng cách có thể được làm từ thép, đồng, nhựa kỹ thuật hoặc vật liệu chuyên dụng khác. Với ứng dụng tốc độ cao, tải nặng hoặc nhiệt độ đặc biệt, vật liệu vòng cách cần được lựa chọn cẩn thận.
4. Mỡ bôi trơn
Mỡ bôi trơn tạo màng bôi trơn giữa bi và rãnh lăn, giúp giảm mài mòn, giảm ma sát và hỗ trợ tản nhiệt. Loại mỡ phù hợp phụ thuộc vào tốc độ quay, tải trọng, nhiệt độ làm việc và môi trường sử dụng.
Nếu chọn sai mỡ hoặc lượng mỡ không phù hợp, vòng bi có thể bị nóng, ồn, rò mỡ hoặc giảm tuổi thọ. Với vòng bi kín, mỡ thường đã được nạp sẵn từ nhà sản xuất và không cần bổ sung trong điều kiện sử dụng thông thường.
Ý nghĩa một số ký hiệu vòng bi thường gặp
- N: vòng ngoài có rãnh vòng hãm.
- NR: vòng ngoài có rãnh vòng hãm và đi kèm vòng hãm.
- RS: vòng bi có phớt cao su tiếp xúc ở một bên.
- RZ: vòng bi có phớt cao su không tiếp xúc ở một bên.
- Z: vòng bi có nắp chắn kim loại ở một bên.
- ZZ: vòng bi có nắp chắn kim loại ở cả hai bên.
- 2RS: vòng bi có phớt cao su tiếp xúc ở cả hai bên.
- 2RZ: vòng bi có phớt cao su không tiếp xúc ở cả hai bên.
- RZZ: vòng bi có một bên phớt cao su không tiếp xúc và một bên nắp chắn kim loại.
- RSN: vòng bi có phớt cao su tiếp xúc ở một bên và vòng ngoài có rãnh vòng hãm.
Gợi ý chọn cấu trúc vòng bi
Khi chọn vòng bi cho thiết bị công nghiệp, người mua nên xác định trước kích thước lắp đặt, tải trọng, tốc độ quay, môi trường bụi/nước, yêu cầu bảo trì và loại làm kín cần dùng. Với môi trường sạch và cần ma sát thấp, vòng bi OPEN hoặc ZZ có thể phù hợp. Với môi trường nhiều bụi hoặc cần giữ mỡ tốt hơn, vòng bi 2RS thường là lựa chọn phổ biến.
Hiểu đúng cấu trúc vòng bi và ký hiệu làm kín giúp giảm sai sót khi đặt hàng, thay thế và bảo trì thiết bị.