Vòng bi cầu đỡ chặn 51101: Tải dọc trục cho thủy lực, ô tô & dụng cụ chính xác
I. Tổng quan sản phẩm
Vòng bi cầu đỡ chặn 51101 là một bộ phận cơ khí có độ chính xác cao được thiết kế cho các máy móc yêu cầu khả năng xử lý tải dọc trục hiệu quả. Là một thành viên cốt lõi của dòng 511 (vòng bi cầu đỡ chặn một chiều), nó có các thông số kích thước nhỏ gọn: đường kính trong (d) 12mm, đường kính ngoài (D) 26mm và chiều rộng (T) 9mm. Không giống như vòng bi tang trống xử lý tải kết hợp, vòng bi này chuyên dùng cho truyền tải dọc trục—nó không chịu được tải hướng tâm, khiến nó trở nên lý tưởng cho các ứng dụng mà máy móc chủ yếu chịu lực dọc trục (ví dụ: trục thẳng đứng, xi lanh thủy lực). Cấu trúc nhỏ gọn của nó cho phép lắp đặt trong các tình huống không gian hạn chế, trong khi các yêu cầu về căn chỉnh nghiêm ngặt trong quá trình lắp ráp đảm bảo hoạt động ổn định và tuổi thọ dài.
II. Thiết kế cấu trúc
2.1. Các chi tiết lăn
Vòng bi 51101 sử dụng các viên bi hình cầu có độ chính xác cao làm chi tiết lăn, thường được làm bằng thép vòng bi crom-carbon cao (GCr15). Sau khi tôi và ram ở nhiệt độ thấp, các viên bi đạt độ cứng bề mặt HRC58-64, đảm bảo khả năng chống mài mòn và độ dẻo dai va đập tuyệt vời. Quá trình sản xuất tuân thủ các tiêu chuẩn chất lượng nghiêm ngặt: dung sai kích thước được kiểm soát trong cấp P0-P4 và độ nhám bề mặt (Ra) ≤0,08μm. Hình dạng hình cầu cho phép tiếp xúc điểm với các rãnh lăn, giảm ma sát trong quá trình truyền tải tải dọc trục và đảm bảo quay trơn tru ngay cả ở tốc độ vừa phải.
2.2. Rãnh lăn (Vòng đệm)
Vòng bi bao gồm hai vòng đệm được gia công chính xác: một vòng đệm trục (vòng đệm trong, gắn trên trục) và một vòng đệm vỏ (vòng đệm ngoài, gắn trong vỏ). Cả hai vòng đệm đều có một rãnh tròn (rãnh lăn) trên bề mặt tiếp xúc của chúng, được thiết kế để phù hợp với độ cong của các viên bi và đảm bảo truyền tải tải ổn định. Các rãnh lăn trải qua quá trình thấm cacbon (độ sâu lớp thấm 1,0-2,0mm), tôi và ram, dẫn đến độ cứng bề mặt HRC58-64 và độ bền mỏi cao. Thiết kế này cho phép các lực dọc trục được phân bố đều trên các điểm tiếp xúc bi-rãnh lăn, tránh tập trung ứng suất cục bộ và kéo dài tuổi thọ của vòng bi.
2.3. Vòng cách
Một vòng cách nhẹ nhưng bền được sử dụng để tách và dẫn hướng các viên bi hình cầu, ngăn ngừa va chạm và ma sát giữa các viên bi liền kề trong quá trình hoạt động. Vòng cách thường được làm bằng thép carbon thấp (08F) hoặc nhựa kỹ thuật (nylon 66 cho các tình huống nhạy cảm với ăn mòn). Đối với vòng cách bằng thép, xử lý phốt phát bề mặt được áp dụng để tăng cường khả năng chống mài mòn và chống gỉ; vòng cách bằng nhựa mang lại ma sát thấp hơn và hoạt động êm hơn, phù hợp với các ứng dụng tốc độ từ thấp đến trung bình. Các túi được gia công chính xác của vòng cách đảm bảo các viên bi được đặt cách đều nhau, duy trì sự phân bố tải dọc trục ổn định và cải thiện độ tin cậy tổng thể của vòng bi.
III. Đặc tính hiệu suất
3.1. Khả năng chịu tải dọc trục
Vòng bi cầu đỡ chặn 51101 được tối ưu hóa để xử lý tải dọc trục một chiều. Tải trọng động cơ bản (Ca) của nó là khoảng 10,5kN và tải trọng tĩnh cơ bản (C0a) là khoảng 15,2kN (các giá trị khác nhau tùy theo nhà sản xuất). Nó có thể chịu được tải dọc trục liên tục lên đến 10kN và tải dọc trục va đập ngắn hạn lên đến 15kN, khiến nó phù hợp với các ứng dụng tải nhẹ đến trung bình như trục động cơ thủy lực nhỏ, nắp cuối bơm thẳng đứng và trục chính của dụng cụ chính xác. Lưu ý: Nó không thể chịu tải hướng tâm—ngay cả các lực hướng tâm nhỏ (vượt quá 5% tải dọc trục) sẽ gây ra ứng suất không đều cho bi và mài mòn nhanh.
3.2. Khả năng thích ứng tốc độ
Do thiết kế tiếp xúc điểm và tập trung vào tải dọc trục, vòng bi 51101 phù hợp với hoạt động tốc độ từ thấp đến trung bình. Tốc độ tham chiếu của nó (bôi trơn bằng mỡ) là khoảng 6000 vòng/phút và tốc độ giới hạn (bôi trơn bằng dầu) đạt tới 8000 vòng/phút. Hoạt động tốc độ cao (vượt quá 8000 vòng/phút) có thể gây ra hiện tượng trượt bi do lực ly tâm, làm tăng ma sát và nhiệt độ (trên 90°C). Đối với các tình huống tốc độ cao, nên áp dụng các biện pháp làm mát bổ sung (ví dụ: bôi trơn bằng sương dầu) và cân bằng chính xác trục để duy trì hiệu suất.
3.3. Độ nhạy căn chỉnh và giảm thiểu
Vòng bi 51101 rất nhạy cảm với sự sai lệch dọc trục giữa trục và vỏ. Ngay cả sự sai lệch 0,1° cũng có thể gây ra sự tiếp xúc không đều giữa các viên bi và rãnh lăn, dẫn đến tăng độ rung, tiếng ồn và giảm tuổi thọ. Các biện pháp giảm thiểu bao gồm: 1) Sử dụng gia công chính xác để đảm bảo các mặt cuối của trục và vỏ vuông góc (dung sai độ vuông góc ≤0,01mm); 2) Áp dụng mối ghép lỏng (H7/h6) giữa vòng đệm trục và trục, và giữa vòng đệm vỏ và vỏ, để cho phép điều chỉnh dọc trục nhỏ; 3) Trong các ứng dụng dễ bị sai lệch nhỏ (ví dụ: thiết bị rung), kết hợp với vòng đệm tự căn chỉnh để bù đắp cho các sai lệch dọc trục.
IV. Lĩnh vực ứng dụng
4.1. Máy móc công nghiệp
Trong môi trường công nghiệp, vòng bi 51101 được sử dụng rộng rãi trong: 1) Xi lanh thủy lực/khí nén nhỏ—hỗ trợ lực đẩy dọc trục từ chuyển động của piston; 2) Bơm và quạt thẳng đứng—xử lý tải dọc trục từ cánh quạt hoặc cánh quạt quay; 3) Hộp số chính xác (tải nhẹ)—chứa lực đẩy dọc trục từ việc ăn khớp bánh răng; 4) Máy in—được sử dụng trong các trục cuối lô để duy trì định vị dọc trục và quay trơn tru.
4.2. Ngành công nghiệp ô tô và xe máy
Trong các ứng dụng ô tô và xe máy, nó chủ yếu được sử dụng trong: 1) Hệ thống ly hợp xe máy—hỗ trợ lực đẩy dọc trục từ việc đóng/ngắt ly hợp; 2) Các bộ phận phụ trợ ô tô nhỏ (ví dụ: động cơ cửa sổ điện, động cơ gạt nước kính chắn gió)—xử lý tải dọc trục từ chuyển động của rôto động cơ; 3) Máy nén điều hòa không khí ô tô—duy trì độ ổn định dọc trục của trục máy nén trong quá trình hoạt động.
4.3. Dụng cụ chính xác và thiết bị điện
Kích thước nhỏ gọn và độ chính xác cao của vòng bi 51101 khiến nó phù hợp với: 1) Dụng cụ đo lường chính xác (ví dụ: thước cặp, đồng hồ đo)—đảm bảo chuyển động dọc trục trơn tru của các bộ phận bên trong; 2) Động cơ điện nhỏ (500W-2kW)—hỗ trợ lực đẩy dọc trục từ rôto động cơ; 3) Đồ gia dụng (ví dụ: bơm xả máy giặt, quạt máy lọc không khí)—xử lý tải dọc trục nhẹ trong không gian nhỏ gọn.
V. Kích thước và thông số kỹ thuật
| Loại kích thước | Giá trị |
| Đường kính trong (d) | 12mm |
| Đường kính ngoài (D) | 26mm |
| Chiều rộng (T) | 9mm |
| Tải trọng động cơ bản (Ca) | Khoảng 10,5kN (thay đổi theo nhà sản xuất) |
| Tải trọng tĩnh cơ bản (C0a) | Khoảng 15,2kN (thay đổi theo nhà sản xuất) |
| Tốc độ tham chiếu (Bôi trơn bằng mỡ) | Khoảng 6000 vòng/phút |
| Tốc độ giới hạn (Bôi trơn bằng dầu) | Lên đến 8000 vòng/phút |
| Kích thước vát (r(min.)) | 0,6mm |
| Đường kính trong vòng đệm trục (d1) | 12mm (lắp ghép ép với trục) |
| Đường kính ngoài vòng đệm vỏ (D1) | 26mm (lắp ghép hở với vỏ) |
| Vật liệu bi | Thép vòng bi crom-carbon cao (GCr15) |
| Vật liệu vòng cách | Thép carbon thấp (08F, phốt phát); nylon 66 (các mẫu chống ăn mòn) |
| Tùy chọn bôi trơn | Mỡ gốc lithium (NLGI 2, điểm nhỏ giọt ≥180°C) để sử dụng chung; mỡ tổng hợp (gốc polyurea) cho môi trường nhiệt độ cao (120-180°C); bôi trơn bằng dầu (ISO VG 32-68) cho các ứng dụng tốc độ trung bình |
VI. Điểm bảo trì
6.1. Quản lý bôi trơn
Bôi trơn thích hợp là rất quan trọng để giảm ma sát và kéo dài tuổi thọ: 1) Bôi trơn bằng mỡ: Sử dụng mỡ gốc lithium NLGI 2, lấp đầy 1/2-2/3 không gian bên trong của vòng bi (đảm bảo tiếp xúc đầy đủ giữa các viên bi và rãnh lăn); 2) Môi trường nhiệt độ cao: Chuyển sang mỡ polyurea tổng hợp (nhiệt độ hoạt động -20°C đến 180°C); 3) Bôi trơn bằng dầu: Áp dụng dầu công nghiệp ISO VG 32-68 cho các tình huống tốc độ trung bình. Khoảng thời gian bôi trơn: 2-3 tháng một lần đối với hoạt động bình thường; 1 tháng một lần đối với môi trường bụi/rung.
6.2. Kiểm tra thường xuyên
Kiểm tra thường xuyên ngăn ngừa hỏng hóc sớm: 1) Kiểm tra trực quan: Tìm các vết rỗ trên rãnh lăn, bong tróc bi hoặc biến dạng vòng cách; 2) Giám sát độ rung: Độ rung bình thường ≤1,8mm/s; vượt quá 3,0mm/s cho thấy sự sai lệch hoặc mài mòn; 3) Giám sát nhiệt độ: Nhiệt độ hoạt động bình thường ≤80°C; trên 90°C cho thấy sự suy giảm chất bôi trơn hoặc trượt bi. Đối với các dụng cụ chính xác, tiến hành kiểm tra siêu âm hàng tháng để phát hiện các khuyết tật bên trong.
6.3. Các biện pháp phòng ngừa khi lắp đặt
6.4. Cân nhắc bảo quản
Bảo quản trong kho sạch, khô (nhiệt độ 5-25°C, độ ẩm ≤50%): 1) Đóng gói: Giữ trong bao bì chống gỉ ban đầu đã niêm phong; bao bì bị hư hỏng yêu cầu niêm phong chân không bằng màng chống gỉ; 2) Vị trí: Bảo quản theo chiều ngang trên kệ phẳng, chiều cao xếp chồng tối đa 2 lớp (tránh biến dạng vòng đệm); 3) Kiểm tra: Kiểm tra 3 tháng một lần—nếu phát hiện gỉ, làm sạch bằng dầu hỏa, làm khô bằng khí nén, bôi dầu chống gỉ và đóng gói lại.
