Vòng bi cầu tiếp xúc góc TIMKEN theo tiêu chuẩn ISO
1. Giới thiệu chung về Vòng bi cầu tiếp xúc góc Timken
Được thiết kế để mang lại hiệu suất đáng tin cậy trong máy bơm, máy nén khí, động cơ điện và nhiều ứng dụng công nghiệp khác. Vòng bi cầu tiếp xúc góc Timken được thiết kế để chịu tải kết hợp hướng kính và hướng trục. Vòng bi đơn có khả năng chặn trục theo một hướng. Một số vòng bi đơn được thiết kế đặc biệt để lắp cặp theo bộ nhằm tăng tối đa hiệu suất. Các vòng bi này tuân theo các tiêu chuẩn ISO và có thể thay thế với các sản phẩm cùng số hiệu của các thương hiệu khác.
TIMKEN bổ sung thêm 250 mã hiệu mới tuân thủ tiêu chuẩn ISO vào danh mục sản phẩm vòng bi cầu tiếp xúc góc một dãy và hai dãy. Giờ đây, khách hàng có nhiều lựa chọn hơn từ một nhà cung cấp đáng tin cậy nổi tiếng về chất lượng và hiệu suất.
- Cải tiến các thiết kế rãnh lăn
- Vận hành êm ái
- Chịu được tốc độ cao
2. Dải sản phẩm Vòng bi cầu tiếp xúc góc Timken
Vòng bi tiếp xúc góc của Timken có sẵn series 7200 và 7300 với một dãy và series 3200 và 3300 hai dãy. Được thiết kế để chịu cả tải hướng tâm và lực hướng trục, vòng bi tiếp xúc góc thường được sử dụng trong máy bơm, máy nén, động cơ điện và nhiều ứng dụng công nghiệp khác.
Danh mục mở rộng của Timken bao gồm một loạt các thiết kế tiêu chuẩn một dãy, vòng bi đơn dùng để ghép bộ và các thiết kế hai dãy (xem bảng dưới). Các vòng bi tiếp xúc góc này tuân theo tiêu chuẩn ISO và có thể thay thế với các sản phẩm hệ mét của đối thủ cạnh tranh.
| Loại vòng bi | Series | Khoảng đường kính lỗ | Khoảng đường kính ngoài | Góc tiếp xúc | Cấp chính xác | Chất liệu vòng cách |
| mm | mm | |||||
| Vòng bi tiêu chuẩn một dãy | 7200 | 10-130 | 30-230 | 40 | P0 | Đồng hoặc nhựa tổng hợp |
| 7300 | 12-110 | 37-240 | ||||
| Vòng bi một dãy ghép bộ | 7200 | 10-130 | 30-230 | 40 | P5 | Đồng hoặc nhựa tổng hợp |
| 7300 | 12-110 | 37-240 | ||||
| Vòng bi tiêu chuẩn hai dãy | 3200 | 12-65 | 32-120 | 30 | P0 | Nhựa tổng hợp hoặc thép |
| 3300 | 15-70 | 42-150 |
3. Vòng cách
Vòng cách duy trì khoảng cách các viên bi đồng đều khi các viên bi đi vào và ra khỏi vùng chịu tải. TIMKEN sử dụng vật liệu làm vòng cách gồm Thép, Nhựa tổng hợp và Đồng đối với vòng bi cầu tiếp xúc góc một dãy. Chúng có thể tác động đến một số đặc tính vận hành của vòng bi như:
- Tốc độ quay tối đa
- Đặc tính mô-men xoắn
- Giới hạn nhiệt độ
- Dòng chảy bôi trơn
Có một số loại vòng cách khác nhau thường được sử dụng trong vòng bi tiếp xúc góc. Bảng sau mô tả các loại vòng cách phổ biến nhất.
| Loại vòng cách | Vòng cách bằng nhựa đúc một hàng | Vòng cách bằng đồng gia công một hàng | Vòng cách bằng nhựa kiểu vương miện hai hàng | Vòng cách bằng thép dập hai hàng |
| Hình ảnh thiết kế |  |
 |
 |
 |
| Mô tả thiết kế | Được làm bằng nhựa tổng hợp gia cố sợi thủy tinh polyamide 66, dẫn hướng bằng con lăn | Được làm từ đồng thau nguyên khối, dẫn hướng bằng con lăn | Được làm bằng nhựa tổng hợp gia cố sợi thủy tinh polyamide 66 ghép lại, dẫn hướng bằng con lăn | Vòng cách làm bằng thép dập một mảnh, dẫn hướng bằng con lăn |
| Đặc điểm | Được thiết kế để giảm mô-men xoắn và cung cấp thêm khả năng điều chỉnh sai lệch; Chịu được hầu hết các dung môi, dầu và mỡ. | Sức mạnh vượt trội cho phép loại vòng cách này được sử dụng trong các ứng dụng chịu tải nặng, tốc độ cao và nhiệt độ cao. | Khả năng điều chỉnh sai lệch bổ sung và giảm mô-men xoắn; Chịu được hầu hết các dung môi, dầu và mỡ. | Cứng nhắc, mạnh mẽ và tiết kiệm; vòng cách này phù hợp cho hầu hết các ứng dụng. |
4. Cấp chính xác
Vòng bi được sản xuất theo các cấp chính xác theo tiêu chuẩn ISO 492, mỗi loại có cách xác định dung sai về kích thước như đường kính trong, đường kính ngoài, chiều rộng và độ đảo.
Vòng bi tiếp xúc góc tiêu chuẩn Timken có cấp chính xác bình thường (P0) theo tiêu chuẩn ISO 492 hiện hành. Vòng bi kết hợp chung được sản xuất theo cấp chính xác P5.
Thuật ngữ “độ lệch” được định nghĩa là sự khác biệt giữa kích thước vòng đơn và kích thước danh nghĩa. Đối với cấp chính xác hệ mét, kích thước danh nghĩa có dung sai +0 mm. Độ lệch là phạm vi dung sai cho tham số được liệt kê. Sự thay đổi được định nghĩa là sự khác biệt giữa phép đo lớn nhất và nhỏ nhất của một tham số nhất định đối với một vòng riêng lẻ.
5. Góc tiếp xúc
Góc tiếp xúc của vòng bi tiếp xúc góc là góc giữa đường thẳng đi qua tâm bi vuông góc với trục vòng bi và đường thẳng đi qua hai điểm mà con lăn tiếp xúc với các rãnh lăn khi loại bỏ tác động dọc trục của vòng bi.
Vòng bi tiếp xúc góc một dãy Timken series 7200 và 7300 có góc tiếp xúc 40° và vòng bi tiếp xúc góc hai dãy Timken Series 3200 và 3300 có góc tiếp xúc 30° cho phép chúng chịu được tải trọng dọc trục cao.
 |
 |
|
| α = 40° | α = 30° | |
| Vòng bi tiếp xúc góc một dãy Timken series 7200 và 7300 | Vòng bi tiếp xúc góc hai dãy Timken Series 3200 và 3300 |
6. Lắp đặt Vòng bi tiếp xúc góc một dãy
Vòng bi tiếp xúc góc một dãy được thiết kế để chịu đồng thời tải trọng hướng tâm và tải trọng dọc trục. Tuy nhiên, chúng chỉ có thể chịu được tải trọng dọc trục theo một hướng. Kết quả là hầu hết các vòng bi tiếp xúc góc một dãy đều được lắp theo dạng ghép bộ. Vòng bi tiếp xúc góc một dãy có sẵn với thiết kế tiêu chuẩn hoặc thiết kế cho ghép bộ.
Trong thiết kế vòng bi tiếp xúc góc, lực được truyền từ rãnh lăn này sang rãnh lăn kia dọc theo một góc tiếp xúc nhất định. Góc này được định nghĩa là góc giữa đường tác dụng của lực và mặt phẳng hướng tâm. Kết quả là góc tiếp xúc lớn hơn làm tăng khả năng chịu tải dọc trục của vòng bi.
6.1. Lắp đặt kiểu tiêu chuẩn
Vòng bi tiếp xúc góc có thiết kế tiêu chuẩn được sử dụng khi một vòng bi được sử dụng cho mỗi bên. Việc lắp đặt có thể là quay lưng lại (DB) hoặc trực diện (DF). Bởi vì các vòng bi thiết kế tiêu chuẩn cần được điều chỉnh để có hiệu suất tối ưu nên chúng không thích hợp để lắp ngay cạnh nhau.
|
Hình ảnh hai vòng bi lắp kiểu quay lưng lại với nhau (DB) |
Hình ảnh hai vòng bi lắp kiểu trực diện (DF) |
6.2. Lắp ghép bộ
Vòng bi tiếp xúc góc được thiết kế phù hợp cho ghép bộ, được gia công để lắp theo cặp, có chiều rộng và khe hở tiếp xúc của các vòng được sản xuất với dung sai gần hơn. Vòng bi có thể được lắp theo kiểu tựa lưng (DB), mặt đối mặt (DF) hoặc song song (DT).
Các bề mặt tiếp xúc được gia công để đạt được khe hở dọc trục/tải trước xác định trước và việc điều chỉnh được thực hiện trực tiếp bằng cách kẹp vòng bi. Điều này dẫn đến sự phân bổ tải đồng đều giữa các vòng bi được ghép bộ và loại bỏ sự cần thiết của vòng cách hoặc miếng chêm (shim).
|
Kiểu ghép cặp back-to-back (DB) |
Kiểu ghép cặp face-to-face (DF) |
Kiểu ghép cặp Tandem (DT) |
6.2.1. Kiểu ghép cặp back-to-back (DB)
Hai vòng bi được bố trí tựa lưng có thể chịu được tải trọng dọc trục theo cả hai hướng và có khả năng chịu mômen/tải nghiêng cao nhất do độ rộng của vòng bi tăng lên. Khi nhiệt độ vận hành ngày càng tăng, sự giãn nở của trục có xu hướng tăng tải trước của vòng bi. Tuy nhiên, sự phát triển tải trọng dọc trục cho phép các vòng bi dịch chuyển ra xa nhau để cân bằng độ giãn nở, do đó giảm thiểu sự gia tăng tải trước. Do đó, kiểu sắp xếp này phù hợp nhất và được sử dụng phổ biến nhất cho các ứng dụng nhiệt độ cao và tốc độ cao.
6.2.2. Kiểu ghép cặp face-to-face (DF)
Các vòng được bố trí mặt đối mặt cũng chịu được tải trọng dọc trục theo cả hai hướng nhưng có độ cứng giảm hơn khi được bố trí tựa lưng. Kiểu sắp xếp này không phù hợp cho các ứng dụng sử dụng nhiệt độ cao vì tải trước trong vòng bi có xu hướng tăng theo sự giãn nở của trục hướng tâm và hướng trục.
Vì việc lắp đặt trực diện có những nhược điểm cố hữu nên chỉ nên xem xét khi phân tích ứng dụng phù hợp và nếu được yêu cầu do những hạn chế về lắp ráp.
6.2.3. Kiểu ghép cặp Tandem (DT)
Vòng bi được bố trí song song chỉ có thể chịu tải dọc trục theo một hướng và được sử dụng khi khả năng chịu tải yêu cầu vượt quá khả năng chịu tải của một vòng bi đơn. Bộ lắp ghép song song phải được điều chỉnh theo vòng bi khác để hạn chế hoàn toàn hệ thống. Có thể sử dụng nhiều hơn hai vòng bi nếu cần thêm khả năng chịu tải.
|
Khe hở dọc trục khi ghép bộ dạng DB và DF |
Chịu tải trước khi ghép bộ dạng DF và DB |
Các vòng bi được kết hợp phổ biến có hậu tố biểu thị khe hở dọc trục và giá trị tải trước (Preload):
Khe hở dọc trục
- CN - Bình thường
- CS - Nhỏ hơn bình thường
- CL - Lớn hơn bình thường
| Đường kính lỗ (d) | Giá trị khe hở dọc trục khi ghép bộ | ||||||
| CS | CN | CL | |||||
| > | ≤ | Min | Max | Min | Max | Min | Max |
| mm | mm | μm | μm | μm | μm | μm | μm |
| 1 | 18 | 5 | 13 | 15 | 23 | 24 | 32 |
| 18 | 30 | 7 | 15 | 18 | 26 | 32 | 40 |
| 30 | 50 | 9 | 17 | 22 | 30 | 40 | 48 |
| 50 | 80 | 11 | 23 | 26 | 38 | 48 | 60 |
| 80 | 120 | 14 | 26 | 32 | 44 | 55 | 67 |
| 120 | 160 | 17 | 29 | 35 | 47 | 62 | 74 |
Chịu tải trước
- UL - Nhẹ
- UM - Trung bình
- UH - Nặng
| Đường kính lỗ (d) | Giá trị tải trước khi ghép bộ | ||||||
| UL | UM | UH | |||||
| > | ≤ | Min | Max | Min | Max | Min | Max |
| mm | mm | μm | μm | μm | μm | μm | μm |
| 1 | 18 | 4 | -4 | -2 | -10 | -8 | -16 |
| 18 | 30 | 4 | -4 | -2 | -10 | -8 | -16 |
| 30 | 50 | 4 | -4 | -2 | -10 | -8 | -16 |
| 50 | 80 | 6 | -6 | -3 | -15 | -12 | -24 |
| 80 | 120 | 6 | -6 | -3 | -15 | -12 | -24 |
| 120 | 160 | 6 | -6 | -3 | -15 | -12 | -24 |
7. Vòng bi tiếp xúc góc hai dãy
Vòng bi tiếp xúc góc hai dãy bao gồm hai vòng bi tiếp xúc góc một dãy được bố trí tựa lưng vào nhau (DB) với các vòng trong và ngoài kép tích hợp. Vòng bi hai dãy yêu cầu không gian dọc trục ít hơn so với hai vòng bi một dãy và có thể chịu tải trọng hướng tâm cũng như tải trọng dọc trục theo cả hai hướng. Sự sắp xếp tựa lưng mang lại khả năng xử lý tải trọng mô-men xoắn/nghiêng cao.
Vòng bi tiếp xúc góc hai dãy có các biến thể không có nắp chắn mỡ hai bên hoặc có nắp chắn mỡ bằng cao su cả hai bên (hậu tố 2RS) hoặc nắp chắn mỡ bằng thép cả hai bên (hậu tố ZZ).
| Kiểu nắp chắn mỡ | Nắp chắn mỡ bằng thép (ZZ) | Nắp chắn mỡ bằng cao su (2RS) |
| Hình ảnh thiết kế |  |
 |
| Vật liệu chế tạo | Thép ép cacbon thấp | Cao su NBR với xương thép |
| Tốc độ quay | Cao | Thấp hơn loại bằng thép |
| Khoảng nhiệt độ | -50°C to +120°C | -40°C to +120°C |
| Khả năng giữ mỡ | Tốt | Tuyệt vời |
| Khả năng chống bụi | Tốt | Tuyệt vời |
| Khả năng chịu tải | Thấp | Cao hơn loại bằng thép |
Giá trị khoảng khe hở dọc trục tương ứng với giá trị khe hở hướng kính của vòng bi cầu tiếp xúc góc hai dãy thể hiện trong bảng sau
| Đường kính lỗ (d) | Giá trị khe hở dọc trục | ||||||||
| C2 | C0 | C3 | C4 | ||||||
| > | ≤ | Min | Max | Min | Max | Min | Max | Min | Max |
| mm | mm | μm | μm | μm | μm | μm | μm | μm | μm |
| 1 | 10 | 1 | 11 | 5 | 21 | 12 | 28 | 25 | 45 |
| 10 | 18 | 1 | 12 | 6 | 23 | 13 | 31 | 27 | 47 |
| 18 | 24 | 2 | 14 | 7 | 25 | 16 | 34 | 28 | 48 |
| 24 | 30 | 2 | 15 | 8 | 27 | 18 | 37 | 30 | 50 |
| 30 | 40 | 2 | 16 | 9 | 29 | 21 | 40 | 33 | 54 |
| 40 | 50 | 2 | 18 | 11 | 33 | 23 | 44 | 36 | 58 |
| 50 | 65 | 3 | 22 | 13 | 36 | 26 | 48 | 40 | 63 |
| 65 | 80 | 3 | 24 | 15 | 40 | 30 | 54 | 46 | 71 |
8. Ký hiệu vòng bi cầu tiếp xúc góc 7200 & 7300 Series
Ví dụ: 7206 BTN1, 7221 BM/CN, 7322 BM/CN, 7319 BJ
9. Ký hiệu vòng bi cầu tiếp xúc góc 3200 & 3300 Series
Ví dụ: 3204 ATN1/2RSC3, 3311 AJ/C3, 3208 ATN1/ZZ
