Vòng bi côn 32012: Tải trọng kết hợp cao cho xe tải, hộp số nông nghiệp & khai thác mỏ
I. Tổng quan sản phẩm
Vòng bi côn 32012 là một bộ phận cơ khí có độ chính xác cao được thiết kế cho máy móc đòi hỏi hiệu suất đáng tin cậy dưới tải trọng kết hợp. Là một phần của dòng 320, nó có bộ đặc tính về kích thước và hiệu suất riêng. Với đường kính trong (d) là 60mm, đường kính ngoài (D) là 95mm và chiều rộng (B) là 23mm, nó tạo ra sự cân bằng giữa độ nhỏ gọn và khả năng chịu tải.
Vòng bi này được thiết kế để xử lý cả tải trọng hướng tâm đáng kể và lực dọc trục lớn đồng thời. Thiết kế này cho phép nó được ứng dụng trong nhiều tình huống công nghiệp khác nhau, nơi máy móc gặp phải các điều kiện ứng suất phức tạp. Tương tự như các vòng bi côn khác, 32012 nhạy cảm với sự sai lệch giữa trục và vỏ. Việc lắp đặt và căn chỉnh chính xác là rất quan trọng để đảm bảo hoạt động trơn tru và độ bền lâu dài của nó.
II. Thiết kế cấu trúc
2.1. Chi tiết lăn
Các chi tiết lăn của vòng bi 32012 là con lăn hình côn, được làm từ thép vòng bi crom cacbon cao chất lượng cao, thường là GCr15. Sau khi trải qua một loạt các quy trình xử lý nhiệt như tôi và ram ở nhiệt độ thấp, con lăn đạt được độ cứng bề mặt là HRC58-64. Độ cứng cao này mang lại khả năng chống mài mòn tuyệt vời, đảm bảo rằng vòng bi có thể chịu được các lực mài mòn được tạo ra trong quá trình vận hành.
Hình dạng côn của con lăn được tối ưu hóa để tạo thành tiếp xúc đường với các rãnh lăn. Thiết kế tiếp xúc đường này làm tăng đáng kể diện tích phân bố tải so với vòng bi tiếp xúc điểm, giảm hiệu quả sự tập trung ứng suất cục bộ. Dung sai kích thước của con lăn được kiểm soát chặt chẽ trong cấp P0-P4 và độ nhám bề mặt (Ra) được duy trì ở mức ≤0,08μm, góp phần vào việc quay trơn tru và giảm ma sát.
2.2. Rãnh lăn
Cả vòng trong và vòng ngoài của vòng bi 32012 đều được trang bị các rãnh lăn hình côn. Góc côn của các rãnh lăn này được thiết kế cẩn thận, thường là khoảng 16°, được điều chỉnh để xử lý hiệu quả tải trọng hướng tâm và dọc trục kết hợp. Khi tải trọng được đặt lên vòng bi, các lực được truyền dọc theo các đường sinh của các hình nón được tạo thành bởi các rãnh lăn và con lăn.
Các rãnh lăn cũng trải qua quá trình xử lý nhiệt tiên tiến. Chúng được thấm cacbon đến một độ sâu nhất định (thường là khoảng 1,5-3mm), sau đó tôi và ram. Quá trình xử lý nhiệt này tạo ra một lớp cứng trên bề mặt của các rãnh lăn với độ cứng HRC58-64. Lớp cứng này mang lại cho các rãnh lăn độ bền mỏi tuyệt vời, cho phép chúng chịu được các chu kỳ tải lặp đi lặp lại mà không bị hỏng sớm. Các rãnh lăn được thiết kế để hoạt động hài hòa với các con lăn, đảm bảo cơ chế truyền tải tải ổn định và hiệu quả.
2.3. Vòng cách
Vòng cách trong vòng bi 32012 có chức năng quan trọng là tách và dẫn hướng các con lăn hình côn. Nó thường được làm bằng thép kết cấu cường độ cao, chẳng hạn như thép 45# hoặc 20CrMnTi. Vòng cách được gia công chính xác bằng các kỹ thuật tiện và phay CNC để tạo ra các túi hình côn, cách đều nhau, vừa vặn chính xác với các con lăn. Thiết kế này ngăn ngừa va chạm và ma sát quá mức giữa các con lăn liền kề trong quá trình vận hành, đặc biệt là trong điều kiện tải trọng cao.
Để tăng cường độ bền của vòng cách, bề mặt của nó có thể được xử lý bằng các quy trình như ôxít đen hoặc phốt phát hóa. Xử lý ôxít đen mang lại khả năng chống ăn mòn, bảo vệ vòng cách khỏi bị gỉ và ôxy hóa trong các môi trường làm việc khác nhau. Mặt khác, xử lý phốt phát hóa cải thiện khả năng chống mài mòn của vòng cách, kéo dài hơn nữa tuổi thọ của nó. Trong một số phiên bản cao cấp của vòng bi 32012, vòng cách bằng đồng thau (chẳng hạn như đồng thau H62 hoặc H65) được sử dụng. Vòng cách bằng đồng thau có độ dẫn nhiệt tốt hơn, giúp tản nhiệt sinh ra trong quá trình vận hành, làm cho chúng phù hợp với các ứng dụng mà vòng bi có thể tiếp xúc với nhiệt độ cao.
III. Đặc tính hiệu suất
3.1. Khả năng chịu tải kết hợp
Vòng bi côn 32012 được thiết kế để xử lý một lượng lớn tải trọng hướng tâm và dọc trục kết hợp. Tải trọng động cơ bản (Cr) của nó là khoảng 101kN (giá trị này có thể thay đổi một chút giữa các nhà sản xuất khác nhau) và tải trọng tĩnh cơ bản (C0r) là khoảng 122kN. Nó có thể chịu được tải trọng hướng tâm lên đến một giá trị đáng kể (tỷ lệ với thiết kế của nó) và tải trọng dọc trục là một tỷ lệ đáng kể của tải trọng hướng tâm, thường là khoảng 30-40% khả năng chịu tải hướng tâm. Điều này làm cho nó trở thành một lựa chọn lý tưởng cho máy móc trong các ngành công nghiệp như vận tải hạng nặng, nơi các trục cần chịu trọng lượng của xe (tải trọng hướng tâm) và các lực được tạo ra trong quá trình tăng tốc, phanh và vào cua (tải trọng dọc trục).
3.2. Khả năng thích ứng tốc độ
Vòng bi 32012 được tối ưu hóa để vận hành ở tốc độ vừa phải. Tốc độ tham chiếu của nó dưới sự bôi trơn bằng mỡ là khoảng 5300 vòng/phút và tốc độ giới hạn của nó dưới sự bôi trơn bằng dầu là lên đến 6700 vòng/phút. Các định mức tốc độ này làm cho nó phù hợp với nhiều ứng dụng, bao gồm động cơ công nghiệp, hệ thống băng tải và một số loại máy móc nông nghiệp. Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý là việc vận hành vòng bi ở tốc độ gần hoặc vượt quá tốc độ giới hạn có thể dẫn đến tăng ma sát, sinh nhiệt và mài mòn nhanh hơn. Các biện pháp bôi trơn và làm mát thích hợp là rất cần thiết để đảm bảo hoạt động trơn tru trong phạm vi tốc độ được khuyến nghị.
3.3. Độ nhạy với sự sai lệch và giảm thiểu
Giống như tất cả các vòng bi côn, 32012 nhạy cảm với sự sai lệch giữa trục và vỏ. Ngay cả một mức độ sai lệch nhỏ, chẳng hạn như 0,1-0,2°, có thể gây ra tải không đều lên các con lăn, dẫn đến tăng độ rung, tiếng ồn và giảm tuổi thọ. Để giảm thiểu vấn đề này, có thể thực hiện một số biện pháp. Trong quá trình lắp đặt, nên sử dụng các công cụ căn chỉnh chính xác như thiết bị căn chỉnh laser để đảm bảo rằng độ sai lệch hướng tâm được giữ trong khoảng ≤0,02mm và độ sai lệch dọc trục là ≤0,01mm. Ngoài ra, mối ghép ép (H7/r6) giữa vòng trong và trục giúp ngăn ngừa trượt dưới tải trọng nặng, trong khi mối ghép hở (H7/js6) giữa vòng ngoài và vỏ cho phép điều chỉnh dọc trục một chút. Trong các ứng dụng mà sự sai lệch nhỏ là không thể tránh khỏi, có thể sử dụng vòng đệm tự căn chỉnh hoặc khớp nối linh hoạt để giảm các tác động tiêu cực của sự sai lệch lên vòng bi.
IV. Lĩnh vực ứng dụng
4.1. Ngành công nghiệp ô tô hạng nặng
Trong lĩnh vực ô tô hạng nặng, vòng bi 32012 được ứng dụng trong các trục truyền động và hệ thống vi sai của xe tải và xe buýt. Trong trục truyền động, nó chịu trọng lượng của xe (tải trọng hướng tâm) và đối phó với các lực dọc trục được tạo ra trong quá trình tăng tốc, phanh và vào cua. Trong bộ vi sai, nó cho phép truyền tải điện trơn tru giữa động cơ và bánh xe, thích ứng với sự khác biệt về tốc độ xảy ra khi xe quay. Nó cũng được sử dụng trong các trục sau của xe buýt thương mại lớn và các loại xe chuyên dụng như xe ben và máy trộn bê tông, nơi khả năng chịu tải đáng tin cậy là rất quan trọng để vận hành an toàn và hiệu quả.
4.2. Máy móc công nghiệp
Trong môi trường công nghiệp, vòng bi 32012 là một bộ phận quan trọng trong nhiều loại máy móc khác nhau. Ví dụ, trong máy móc khai thác mỏ, nó có thể được tìm thấy trong hộp số băng tải, nơi nó chịu được tải trọng hướng tâm nặng từ các băng tải và tải trọng va đập được tạo ra trong quá trình di chuyển quặng. Trong máy móc vật liệu xây dựng, chẳng hạn như hộp số máy trộn xi măng và trục máy trộn nhựa đường, nó hoạt động trong môi trường bụi bặm và rung động cao, dựa vào thiết kế chắc chắn và khả năng chịu tải cao. Trong động cơ hạng nặng (từ 20-40kW), nó hỗ trợ rôto nặng và quản lý lực đẩy dọc trục được tạo ra trong quá trình vận hành động cơ.
4.3. Máy móc nông nghiệp
Trong ngành nông nghiệp, vòng bi 32012 được sử dụng trong máy kéo và các thiết bị nông nghiệp khác. Trong máy kéo, nó thường được lắp đặt trong hệ thống trục sau để chịu trọng lượng của máy kéo và các công cụ nặng gắn vào nó, chẳng hạn như cày và máy gặt. Nó cũng xử lý các lực dọc trục được tạo ra trong quá trình vận hành trên đồng ruộng, chẳng hạn như khi máy kéo quay hoặc gặp địa hình không bằng phẳng. Ngoài ra, nó có thể được tìm thấy trong các máy bơm tưới lớn, nơi nó quản lý tải trọng hướng tâm nặng từ cánh quạt và lực đẩy dọc trục từ áp suất chất lỏng, đảm bảo hoạt động hiệu quả của hệ thống tưới tiêu.
V. Kích thước và thông số kỹ thuật
| Loại kích thước | Giá trị |
| Đường kính trong (d) | 60mm |
| Đường kính ngoài (D) | 95mm |
| Chiều rộng (B) | 23mm |
VI. Điểm bảo trì
6.1. Quản lý bôi trơn
Bôi trơn thích hợp là rất cần thiết cho hiệu suất lâu dài của vòng bi 32012. Đối với các ứng dụng tải trọng nặng nói chung, nên sử dụng mỡ gốc lithium với cấp NLGI 2-3 và điểm nhỏ giọt ít nhất là 200°C. Mỡ nên được đổ đầy để chiếm khoảng 1/3 - 1/2 không gian bên trong của vòng bi. Trong môi trường nhiệt độ cao (lên đến 200°C), nên sử dụng mỡ gốc polyurea tổng hợp, vì nó có thể duy trì các đặc tính bôi trơn của nó ở nhiệt độ cao. Đối với các ứng dụng tải trọng cao và tốc độ vừa phải, bôi trơn bằng dầu với dầu bánh răng công nghiệp ISO VG 68-100 là một lựa chọn phù hợp. Khoảng thời gian bôi trơn nên được điều chỉnh theo điều kiện vận hành. Trong môi trường bụi bặm hoặc rung động, vòng bi nên được bôi trơn 1-2 tháng một lần, trong khi trong điều kiện vận hành bình thường, có thể bôi trơn 3-5 tháng một lần.
6.2. Kiểm tra thường xuyên
Kiểm tra thường xuyên là cần thiết để phát hiện bất kỳ vấn đề tiềm ẩn nào với vòng bi 32012 trước khi chúng dẫn đến hỏng hóc lớn. Nên tiến hành kiểm tra trực quan để tìm các dấu hiệu rỗ rãnh lăn, bong tróc con lăn hoặc biến dạng vòng cách. Giám sát độ rung cũng là một khía cạnh quan trọng của việc kiểm tra. Mức độ rung bình thường của vòng bi nên là ≤2,0mm/s. Nếu độ rung vượt quá 3,5mm/s, nó cho thấy có thể có các vấn đề như sai lệch, tải không đều hoặc mài mòn. Giám sát nhiệt độ là một yếu tố quan trọng khác. Nhiệt độ hoạt động bình thường của vòng bi nên là ≤90°C. Nếu nhiệt độ vượt quá 100°C, nó có thể cho thấy sự suy giảm chất bôi trơn, ma sát quá mức hoặc sai lệch. Đối với các thiết bị quan trọng, chẳng hạn như trong các ứng dụng khai thác mỏ hoặc công nghiệp nặng, có thể thực hiện kiểm tra siêu âm 1-2 tháng một lần để phát hiện các khuyết tật bên trong có thể không nhìn thấy được trong quá trình kiểm tra trực quan.
6.3. Các biện pháp phòng ngừa khi lắp đặt
Trong quá trình lắp đặt vòng bi 32012, nên thực hiện một số biện pháp phòng ngừa. Đầu tiên, môi trường lắp đặt nên được giữ sạch sẽ và không có bụi, vì ngay cả các hạt bụi hoặc mảnh vụn nhỏ cũng có thể gây ra mài mòn đáng kể cho vòng bi dưới tải trọng nặng. Nên sử dụng máy ép thủy lực và ống lót lắp vòng bi để lắp đặt để tránh việc đóng búa, có thể gây biến dạng các rãnh lăn. Mối ghép giữa vòng trong và trục phải là mối ghép ép (H7/r6) để ngăn ngừa trượt dưới tải trọng, trong khi mối ghép giữa vòng ngoài và vỏ phải là mối ghép hở (H7/js6) để cho phép một số chuyển động dọc trục. Nên sử dụng đồng hồ đo mặt số để xác minh độ lệch tâm của vòng bi trong quá trình lắp đặt, với độ lệch tâm hướng tâm là ≤0,03mm và độ lệch tâm dọc trục là ≤0,02mm.
6.4. Cân nhắc khi lưu trữ
Khi lưu trữ vòng bi 32012, nó nên được đặt trong một nhà kho sạch sẽ, khô ráo với phạm vi nhiệt độ từ 5-25°C và độ ẩm ≤50%. Vòng bi nên được giữ trong bao bì chống gỉ ban đầu đã được niêm phong. Nếu bao bì bị hư hỏng, nó nên được hút chân không bằng màng chống gỉ để ngăn ngừa ăn mòn. Vòng bi nên được bảo quản theo chiều ngang trên các kệ chắc chắn và chiều cao xếp chồng tối đa nên được giới hạn ở 1 lớp để tránh biến dạng vĩnh viễn. Nên tiến hành kiểm tra thường xuyên 3 tháng một lần. Nếu phát hiện bất kỳ dấu hiệu gỉ nào, vòng bi nên được làm sạch bằng dầu hỏa, sấy khô bằng khí nén, phủ dầu chống gỉ và đóng gói lại.
