Vòng bi con lăn hình trụ một dãy, hai dãy TIMKEN

1. Giới thiệu chung về vòng bi con lăn hình trụ TIMKEN (Vòng bi đũa Timken)

Trong hơn một thế kỷ, các nhà sản xuất thiết bị (OEM) đã tin tưởng Timken thiết kế các vòng bi đũa có hiệu suất lâu dài trong các ứng dụng công nghiệp khắc nghiệt. Sự đổi mới về chuyên môn kỹ thuật đã được áp dụng cho dòng vòng bi đũa mở rộng của TIMKEN.

Timken cung cấp các vòng bi đũa tiêu chuẩn và được thiết kế đặc biệt với nhiều cấu hình và Series để đáp ứng các yêu cầu ứng dụng của bạn. Sản phẩm này cung cấp bao gồm các vòng bi đũa một dãy, hai dãy và bốn dãy, cũng như các cấu hình đặc biệt, với đường kính lỗ từ 65 mm đến 1.200 mm.

Vòng bi đũa Timken có thể đáp ứng những thách thức của các ứng dụng có tải trọng hướng kính cao, bao gồm: Truyền động bánh răng, Hộp số bánh răng côn, Hộp số hành tinh, Động cơ giảm tốc, Máy bơm, Máy nén, Xe máy điện, Máy li tâm.

Dải sản phẩm vòng cách thép EJ

Timken đã mở rộng việc cung cấp sản phẩm vòng bi trụ với vòng cách thép dòng EJ với dải đường kính trục từ 65-150 mm. Dòng sản phẩm vòng cách thép mới có sẵn ở các cấu hình N, NJ và NU cho các series kích thước 22, 23, 2 (02) và 3 (03).

Dải sản phẩm vòng cách đồng EMA

Vòng bi dòng Timken EMA có thiết kế vòng cách bằng đồng độc đáo, hình học bên trong độc quyền và kết cấu bề mặt đặc biệt giúp tối ưu hóa hiệu suất – khiến chúng trở thành lựa chọn tuyệt vời cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe.

Dải sản phẩm không có vòng cách NCF

Vòng bi trụ không có vòng cách (Full - Complemnet) của Timken giúp tăng mật độ các con lăn và khả năng chịu tải hướng kính bằng cách tối đa hóa số lượng con lăn trong một đường bao nhất định. Thiết kế tối ưu của vòng bi dòng NCF giúp mang lại tuổi thọ thiết kế cao hơn và giảm sinh nhiệt – một lợi ích thiết yếu trong thiết kế loại vòng bi không có vòng cách.

2. Ưu điểm của Vòng bi con lăn hình trụ Timken

• Cung cấp vòng bi đũa với vòng cách bằng đồng thau, bằng thép và loại không có vòng cách.
• Các vòng bi tuân thủ các tiêu chuẩn công nghiệp với kích thước đường kính trong từ 65 mm đến 1.200 mm.
• Khả năng chịu tải cao nhờ cấu hình độc quyền và bề mặt rãnh lăn được tối ưu hóa.
• Bề mặt gia công chính xác cao nên giảm ma sát và giảm nhiệt độ vận hành, kéo dài tuổi thọ của vòng bi.
• Giảm chi phí sử dụng: Vòng bi con lăn hình trụ Timken được thiết kế với mục đích giảm chi phí cho người sử dụng. Bằng cách tối ưu hóa cấu hình thiết kế của từng vòng bi và chỉ sử dụng vật liệu cao cấp, vòng bi Timken mang lại hiệu suất lâu dài giúp bạn giảm chi phí bảo trì.
• Hoàn thiện dải sản phẩm cung cấp: Timken liên tục mở rộng dòng sản phẩm để đáp ứng nhu cầu về quy mô và cấu hình của khách hàng như đổi mới trên các dòng vòng bi trụ, hình cầu và côn – được thể hiện trong dòng vòng bi trụ của Timken.

3. Các loại vòng bi con lăn hình trụ

Vòng bi con lăn hình trụ hướng kính có thể mang lại khả năng chịu tải hướng kính cao hơn các thiết kế vòng bi khác. Timken cung cấp nhiều loại thiết kế có vòng cách và không có vòng cách một dãy, hai dãy và bốn dãy để đáp ứng các yêu cầu ứng dụng khác nhau.

3.1. Vòng bi con lăn hình trụ tiêu chuẩn có vòng cách

Vòng bi trụ Timken bao gồm vòng trong và vòng ngoài, vòng cách giữ con lăn và phần bổ sung của các kiểu khóa bằng các gờ trên đường viền. Tùy thuộc vào loại vòng bi, vòng trong hoặc vòng ngoài có các gờ dẫn hướng con lăn. Vòng còn lại có thể tách rời khỏi vòng bi (tút) và có một gờ hoặc không có gờ. Vòng có hai gờ dọc trục định vị vị trí của cụm con lăn. Đường kính tiếp xúc của các gờ này có thể được sử dụng để đỡ vòng cách con lăn. Một trong các gờ có thể được sử dụng để chịu lực dọc trục nhẹ trong quá trình vòng bi hoạt động.

Việc lựa chọn vòng bi đũa loại có gờ và gờ nằm trên vòng trong, vòng ngoài, một gờ hay hai gờ thường được xác định bằng cách xem xét các quy trình lắp ráp và lắp đặt trong ứng dụng.

• Loại NU có các vòng ngoài gồm 2 gờ hai bên và vòng trong thẳng (tút ca trong hai bên). Ngược lại, loại N có vòng trong có gờ hai bên và vòng ngoài phẳng (tút ca ngoài hai bên). Việc sử dụng một trong hai loại tại một vị trí trên trục là lý tưởng để điều chỉnh sự giãn nở hoặc co lại của trục. Sự dịch chuyển dọc trục tương đối của vòng này sang vòng kia xảy ra với ma sát tối thiểu trong khi vòng bi đang hoạt động. Các vòng bi này có thể được sử dụng ở hai vị trí để đỡ trục nếu có các phương án định vị dọc trục khác.
• Loại NJ có vòng ngoài có hai gờ và vòng trong có gờ một bên (tút ca trong một phía). Ngược lại, loại NF thì ngược lại vòng trong có hai gờ hai bên và vòng ngoài có gờ một bên (tút ca ngoài một phía). Cả hai loại đều có thể hỗ trợ tải trọng hướng hướng kính cũng như tải tải trọng dọc trục nhẹ một phía. Gờ phía đối diện sẽ chịu tải trọng dọc trục trong chuyển động trượt. Khi đạt đến điều kiện tải trọng dọc trục giới hạn, việc bôi trơn có thể trở nên quan trọng. 
• Loại NUP có vòng ngoài có hai gờ và vòng trong có một gờ kèm theo một gân rời phía đối diện (nhẫn) cho phép vòng bi chịu được tải trọng dọc trục theo cả hai hướng. Ngược lại, loại NP có vòng trong có hai gờ và vòng ngoài có một gờ kèm theo một gân rời phía đối diện (nhẫn) cho phép vòng bi chịu được tải trọng dọc trục theo cả hai hướng. Cả hai loại đều có thể mang tải trọng hướng tâm nặng và tải trọng dọc trục nhẹ theo cả hai hướng. Các yếu tố chi phối khả năng chịu lực dọc trục cũng giống như đối với loại vòng bi NJ và NF.

Vòng bi loại NUP hoặc NP có thể được sử dụng kết hợp với vòng bi loại N hoặc NU cho các ứng dụng có thể tính toán được độ giãn nở theo chiều dọc của trục. Trong những trường hợp như vậy, vòng bi loại N hoặc NU điều chỉnh độ giãn nở của trục. Vòng bi NUP hoặc NP được coi là vòng bi cố định vì các gân rời (nhẫn) hạn chế chuyển động dọc trục của vòng bi. Vòng bi cố định thường được đặt gần đầu truyền động của trục để giảm thiểu sự thay đổi căn chỉnh trong truyền động. Độ dịch chuyển trục (shaft fload) được xác định bằng khe hở dọc trục trong vòng bi cố định.

Các loại vòng bi NU, N, NJ, NF, NUP và NP phù hợp với tiêu chuẩn ISO và DIN đối với các gờ chặn và cũng như các đường kính trong, đường kính ngoài hoặc đường kính dưới con lăn.

Ký hiệu vòng bi con lăn hình trụ Timken hoàn toàn tuân thủ tiêu chuẩn ISO 15. Chúng bao gồm bốn tổ hợp chữ số, tổ hợp đầu tiên xác định kiểu gờ của vòng bi, tổ hợp thứ hai và thứ ba quy định series kích thước của vòng bi (Series bề rộng và Series đường kính ngoài) và hai chữ số cuối là ký hiệu đường kính trong của vòng bi, giá trị đường kính trong bằng ký hiệu x 5 (mm). Trong Series kích thước, chữ số đầu tiên chỉ series chiều rộng và chữ số thứ hai chỉ series đường kính ngoài. Series chiều rộng tăng theo chuỗi 8 0 1 2 3 4 5 6 7. Series đường kính ngoài tăng theo chuỗi 7 8 9 0 1 2 3 4.

Các loại vòng bi con lăn hình trụ có tiền tố R có cấu trúc tương tự như các loại N của chúng. Tuy nhiên, chúng được thiết kế để phù hợp với tiêu chuẩn ABMA.

Vòng bi kích thước đường bao theo hệ Inch được xác định bằng chữ I trong thành phần ký hiệu. Ví dụ: RIU biểu thị vòng bi theo có kích thước đường bao hệ Inch trong khi RU biểu thị kiểu tương đương về kích thước đường bao theo hệ mét.

Hình biểu thị các kiểu gờ của vòng bi đũa cũng như ký hiệu tương ứng của Timken

3.2. Vòng bi đũa không có vòng cách (NCF Series)

Vòng bi con lăn hình trụ một dãy không có vòng cách (NCF) bao gồm các gờ dạng mặt bích tích hợp hai bên vòng trong, vòng ngoài có gờ một phía, phí còn lại có rãnh để lắp phanh nhằm cố định ca ngoài tránh tút hẳn ca ngoài làm rơi con lăn. Những vòng bi này cũng có thể chịu tải trọng dọc trục theo một hướng và cho phép chuyển vị dọc trục nhỏ.

3.3. Vòng bi đũa 5200 Series

Dòng sản phẩm này cho phép chịu tải trọng hướng tâm cao hơn do tỷ lệ thiết kế nội vòng bi. Vòng bi đũa Series 5200 với vòng ngoài có hai gờ dạng mặt bích hai bên và vòng trong phẳng hình trụ. Vòng bi cũng có thể được mua nguyên cả vòng hoặc mua lẻ từng thành phần vòng trong hoặc vòng ngoài (bao gồm ca ngoài, con lăn và vòng cách), loại vòng bi không có vòng trong cho các ứng dụng có không lắp đặt theo hướng kính bị hạn chế. Khi được sử dụng như vậy, khu vực trục lắp vòng bi phải được tôi cứng bề mặt ở mức tối thiểu HRC 58 và bề mặt phải đạt được độ bóng ở mức tối đa 15 RMS. Ký hiệu W ở hậu tố với tiền tố không có chữ A cho biết loại vòng bi được cung cấp chỉ bao gồm vòng ngoài. Vòng trong cũng có thể được mua riêng lẻ khi đó vòng bi sẽ được ký hiệu tiền tố A với hậu tố không bao gồm W.

Vòng bi được thiết kế với một vòng cách bằng thép dập chắc chắn (ký hiệu S) và nằm tỳ lên các gờ của vòng ngoài. Vòng cách thiết kế dạng thanh lõm giữ khoảng đồng đều giữa các con lăn và cố định các con lăn thành một cụm hoàn chỉnh với vòng ngoài. Vòng cách bằng đồng thau gia công (ký hiệu M) có sẵn cho các ứng dụng chịu tải trọng động hoặc tốc độ cao. Vòng ngoài được làm từ thép hợp kim chất lượng chịu lực. Các vòng trong được tôi cứng sâu để chịu được ứng suất do lắp rất chặt trên trục gây ra.

Vòng bi tiêu chuẩn được sản xuất với khe hở hướng kính được ký hiệu là R6, các khe hở hướng tâm khác tiêu chuẩn có thể được cung cấp theo yêu cầu. Việc kiểm soát khe hở đầu con lăn và các gờ hai bên giúp định hướng các con lăn hoàn hảo hơn khi con lăn đi vào và đi ra khỏi vùng chịu tải.

3.4. Vòng bi đũa hai dãy

Vòng bi con lăn hình trụ hai hàng cung cấp thêm khả năng chịu tải hướng tâm so với các loại một hàng truyền thống. Các loại vòng bi này có thể hoán đổi cho nhau nên kích thước và đường kính dưới con lăn (kiểu NNU) và đường kính trên con lăn (kiểu NN) được giữ theo tiêu chuẩn ISO/DIN. Vòng cách loại vòng bi này lamf bằng đồng một mảnh kiểu ngón tay.

3.5. Vòng bi đũa bốn dãy

Vòng bi con lăn hình trụ bốn dãy có khả năng chịu tải hướng tâm cực cao nhưng không có khả năng chịu tair trọng dọc trục. Loại vòng bi này chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng trong roll neck và work roll trong ngành cán kim loại. Timken cung cấp vòng bi đũa bốn dãy với thiết kế lỗ thẳng và lỗ côn.

4. Vòng cách vòng bi đũa Timken

4.1. Vòng cách bằng thép

Vòng cách bằng thép dập dành cho vòng bi trụ bao gồm thép có hàm lượng cacbon thấp và được sản xuất bằng cách sử dụng một loạt các nguyên công cắt, tạo hình và đục lỗ. Những vòng cách này được chế tạo với nhiều kiểu dáng khác nhau và phù hợp cho hầu hết các ứng dụng. Một loại cụ thể là thiết kế vòng cách bằng thép một mảnh dẫn hướng bằng con lăn J-Series. Việc giữ con lăn được thực hiện bằng tính năng “đóng” của vòng cách vào hốc ở đầu con lăn. Kiểu vòng cách này được cung cấp trên nhiều số bộ phận của sê-ri theo tiêu chuẩn ISO. Vòng cách này cũng được sử dụng với vòng bi series EJ của Timken.

Một loại khác là thiết kế kiểu S cho vòng bi đũa 5200 series, là một vòng cách truyền động được truyền trên các sườn vòng ngoài. Thiết kế này có các cầu lồng lõm giúp tạo khoảng cách đều cho các con lăn và giữ chúng ở vòng ngoài. Vòng cách bằng thép dập dễ dàng được sản xuất hàng loạt và có thể sử dụng ở nhiệt độ cao và môi trường bôi trơn khắc nghiệt.

4.2. Vòng cách bằng đồng

Vòng cách bằng đồng gia công là một lựa chọn cho vòng bi con lăn hình trụ có kích thước nhỏ hơn và thường được làm từ đồng thau. Thiết kế vòng cách gia công dành cho vòng bi trụ giúp tăng độ bền cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe hơn.

Thiết kế có thể là vòng cách một mảnh hoặc hai mảnh. Các thiết kế một mảnh kiểu ngón tay hoặc thiết kế vòng cách tiêu chuẩn có các túi được mài hoàn toàn dẫn hướng bằng vòng ngoài (EMA Series).

Loại vòng cách một mảnh kiểu ngón tay và và thiết kế hai mảnh có vòng cách phổ biến hơn trong vòng bi trụ tiêu chuẩn ABMA. Chúng cũng là những thiết kế được dẫn hướng bằng con lăn.

Phiên bản vòng cách liền khối với các túi con lăn được mài hoàn toàn (EMA Series) là loại vòng cách cao cấp của Timken. Vòng cách này được sử dụng với vòng bi EMA series. Không giống như vòng cách dành cho con lăn truyền thống, EMA Series là vòng cách dẫn hướng bằng vòng ngoài do đó giúp giảm thiểu tải trọng lên các bộ phận con lăn. Điều này làm giảm sự sinh nhiệt, dẫn đến tuổi thọ vòng bi được cải thiện. So với thiết kế hai mảnh, vòng cách một mảnh này cũng giảm nhiệt và mài mòn bằng cách tăng cường dòng chảy bôi trơn.

4.3. Vòng cách dạng chốt

Vòng cách kiểu chốt dành cho vòng bi trụ bao gồm hai vòng hai bên con lăn và một loạt chốt chạy qua tâm của các con lăn. Những vòng cách này được sử dụng cho vòng bi trụ có đường kính lớn khi mà thiết kế vòng cách được gia công bằng đồng thau khó đáp ứng được đầy đủ các tính năng. Với thiết kế này, do không gian giữa các con lăn được thu hẹp tối đa và tổng số con lăn trên vòng bi được gia tăng dẫn đến khả năng chịu tải của vòng bi tăng lên rõ rệt.

5. Cấp chính xác và dung sai vòng bi đũa hệ Mét Timken

Vòng bi lăn hình trụ được sản xuất theo một số thông số kỹ thuật, mỗi loại có các cấp chính xác về dung sai các kích thước như đường kính lỗ, đường kính ngoài, chiều rộng và độ đảo. Vòng bi theo hệ mét được sản xuất theo dung sai âm tiêu chuẩn tương ứng.
Dung sai kích thước đường bao đối với việc sử dụng vòng bi con lăn hình trụ được liệt kê trong theo các cấp chính xác trong bảng sau. Những dung sai này được cung cấp để sử dụng trong việc lựa chọn vòng bi cho các ứng dụng phổ biến kết hợp với các phương pháp lắp đặt và chế tạo vòng bi. Bảng sau đây tóm tắt các thông số kỹ thuật và phân loại khác nhau của vòng bi trụ.

Vòng bi trụ hướng tâm Timken tiêu chuẩn duy trì dung sai bình thường theo ISO 492 (Tham khảo bảng 3 và 4 trang 12-13 Catalog). Đối với các ứng dụng có dung sai vận hành là quan trọng, nên sử dụng dung sai P6 hoặc P5.

Độ lệch thuật ngữ được định nghĩa là sự khác biệt giữa kích thước đường bao bên trong, bên ngoài và kích thước danh nghĩa. Đối với dung sai hệ mét, kích thước danh nghĩa có dung sai +0 mm (0 in.). Độ lệch là phạm vi dung sai cho tham số được liệt kê. Sự thay đổi được định nghĩa là sự khác biệt giữa số đo lớn nhất và nhỏ nhất của một tham số nhất định đối với tiêu chuẩn.

6. Sự biến thiên nhiệt độ của vòng bi

• Độ biến thiên nhiệt trong vòng bi chủ yếu là hàm số của tốc độ quay của vòng bi. Khi tốc độ tăng, gradient nhiệt tăng, khi sự tăng trưởng nhiệt xảy ra sẽ làm khe hở hướng tâm của vòng bi giảm.
• Theo nguyên tắc chung, đối với các vòng bi vận hành ở tốc độ vượt quá 70% tốc độ định mức thì nhất thiết phải chọn loại hở hướng tâm lớn hơn tiêu chuẩn.

Để được trợ giúp chọn khe hở hướng kính  chính xác cho ứng dụng của bạn, hãy tham liên hệ với chúng tôi để được tư vấn một cách chính xác. Dung sai khe hở hướng kính (RIC) của vòng bi con lăn hình trụ Timken được liệt kê trong bảng 5 - trang 16 Catalog.

Vòng bi con lăn hình trụ được cung cấp với giá trị khe hở hướng tâm theo tiêu chuẩn hoặc không tiêu chuẩn. Các khe hở hướng tâm tiêu chuẩn được bao gồm C2, C0 (CN - bình thường), C3, C4 hoặc C5 và phù hợp với tiêu chuẩn ISO 5753. C2 thể hiện khe hở tối thiểu và C5 thể hiện khe hở tối đa. Các giá trị không chuẩn hóa cũng có sẵn theo yêu cầu đặc biệt và thường được ký hiệu là C6.

Khoảng hở cần thiết cho một ứng dụng nhất định phụ thuộc vào độ chính xác vận hành, tốc độ quay của vòng bi và cách thức sử dụng. Hầu hết các ứng dụng đều sử dụng khe hở thông thường (C0-CN) hoặc C3. Thông thường, khe hở lớn hơn sẽ làm giảm vùng chịu tải của vòng bi làm gia tăng tải trọng tác động lên mỗi con con lăn dẫn tới giảm tuổi thọ của vòng bi. Tuy nhiên, vòng bi con lăn hình trụ đã được đặt ở trạng thái tải trước có thể bị hư hỏng sớm do sinh nhiệt quá mức và/hoặc mỏi vật liệu. Theo nguyên tắc chung, vòng bi con lăn hình trụ không được hoạt động ở trạng thái có tải trước.

7. Ký hiệu các loại vòng bi con lăn hình trụ một dãy và hai dãy Timken

7.1. Ký hiệu vòng bi đũa một dãy theo tiêu chuẩn ISO

7.2. Ký hiệu vòng bi đũa một dãy theo tiêu chuẩn ABMA

7.3. Ký hiệu vòng bi đũa một dãy không có vòng cách (NCF)

7.5. Ký hiệu vòng bi đũa hai dãy

7.6. Ký hiệu vòng bi đũa một dãy A5200 Series

Ghi chú đối với vòng bi đũa một dãy Timken Series A5200:

• Dung sai vòng trong xem tại trang 35 Catalog.
• Tính toán tuổi thọ và tải trọng được xem trong phần kỹ thuật của Catalog.
• Các phương pháp lắp lên trục và housing, dung sai và đường kính trục xem trang 34 trong Catalog.
• Ký hiệu khe hở hướng kính (RIC) phải thêm vào khi đặt hàng đối với cụm vòng bi hoàn chỉnh hoặc với vòng trong mua riêng.
• Giá trị chuyển vị dọc trục cho phép so với vị trí bình thường của vòng bi xem chi tiết trang 114, 115 ứng với từng vòng bi.