Cách tính toán khả năng chịu tải và tuổi thọ của vòng bi

Mặc dù có nhiều yêu cầu khác nhau cho từng loại vòng bi nhưng nói chung trong từng ứng dụng riêng biệt có những yêu cầu cần thiết sau:

• - Khả năng chịu tải cao
• - Vòng quay nhẹ nhàng và êm
• - Độ rắn chắc cao
• - Ít ma sát
• - Độ chính xác cao
• - Đáng tin cậy

Yêu cầu đòi hỏi độ tin cậy hay sự bền lâu là một điều cần thiết để thiết lập chế độ thời gian làm việc và có yêu cầu cần được bảo dưỡng. Đòi hỏi độ tin cậy cao (nghĩa là tuổi thọ của vòng bi) bao gồm mỡ bôi trơn, tiếng động âm thanh cũng như độ mỏi của kim loại. Độ tin cậy sẽ bị giảm đi khi có bất kì hư hỏng và việc giảm chất lượng.

Quá trình lắp ráp, vận hành không đúng và sử dụng chất bôi trơn không thích hợp là nguyên nhân chính làm tuổi thọ không kéo dài như ước tính. Cho dù vòng bi được bảo dưỡng hay lắp đặt tốt thế nào đi nữa, vòng bi sẽ nhanh chóng bị hư do viên bi làm việc không hiệu quả và do sức ép của tại trọng vòng bi.

Bạn có thể xem thêm bài viết Những lưu ý khi sử dụng vòng bi

Tuổi thọ làm việc của vòng bi được tính theo 2 cách

1. Nếu nghiệm thử, nên chú ý theo dõi dấu hiệu suy giảm, cho thấy vòng bi không thích hợp để dùng lâu hơn.

Thời gian tuổi thọ vòng bi được tính bằng giờ hay bằng vòng quay được xác định trước như là giới hạn trước thời gian vòng bi cần thay thế một cách tự động.

Khi tuổi thọ đã tính suy giảm khác nhau theo từng chủng loại và kích cỡ vòng bi sử dụng dưới điều kiện tải trọng giống nhau. Cần phải phân tích kĩ điều kiện tải trọng và cuối cùng là chọn lựa nên dùng vòng bi nào để thỏa mãn yêu cầu của từng ứng dụng.

Sự suy yếu của vòng bi được phân tán đều. Khi một loại vòng bi làm việc trong cùng điều kiện sẽ phát sinh hiện tượng phân tán bằng thống kê. Việc sử dụng tuổi thọ trung bình là không đủ tiêu chuẩn để lựa chọn vòng bi. Thay vào đó, tốt hơn nên xem xét giới hạn (tính bằng giờ hay số vòng quay) có thể đạt được công suất phần trăm vòng bi làm việc.

Theo đó, tuổi thọ và tải trọng động cơ bản Cr hay Ca được xác định bằng cách dùng định nghĩa sau:

• - Tuổi thọ cơ bản được xác định bằng tổng số vòng quay (hay tổng số giờ làm việc tại tốc độ ổn định nào đó) mà 90% của các loại vòng bi đồng nhất làm việc trong điều kiện giống nhau có thể hoàn tất mà không gặp hư hại nào về vật liệu hay bị suy yếu.
• - Tải trọng động cơ bản (Cr hay Ca) được xác định khi tải trọng không đổi hướng và độ lớn mà sẽ làm hỏng vòng bi sau một triệu vòng.

Tải trọng hướng tâm không đổi hướng hay tải trọng đẩy (đối với vòng bi hướng tâm và vòng bi đỡ chặn) đều được dùng như tải trọng cơ bản. Tuổi thọ vòng bi được tính theo công thức:

• L = (C/p)*P
• L_h = (C/p)*P * (10⁶/(60*n))
• Trong đó:
• - L: tuổi thọ cơ bản (10⁶ rev)
• - L_h: tuổi thọ cơ bản tính bằng giờ
• - C: tải trọng cơ bản (N) (Cr đối vói vòng bi hướng tâm và Ca đối với vòng bi chà)
• - P: Tải trọng vòng bi (tải trọng động tương đương) (N), Pr đối với hướng tâm và Pa đối với vòng bi chà.
• - p : 3 đối với vòng bi cầu , 10/3 đối với vòng bi trụ
• - n: Tốc độ vòng quay (rpm)

Mối liên hệ của f_h là hệ số tuổi thọ của vòng bi và f_n hệ số tốc độ được tóm tắt ở bảng sau:

Để xác định tải trọng động cơ bản, C, tải trọng vòng bi tương đương, P, và tốc độ làm việc, n, vòng quay mỗi phút.

• C = (P/f_n) * (L_h/500)*(1/p)
• Thời gian làm việc của của vòng bi bánh xe hơi được xác định bằng km dùng công thức sau:
• L_s = ((Π*D)*L)/1000
• Trong đó:
• - L_s: km đi qua (10⁶ km)
• - D: đường kính ngoài của bánh xe (m)
• - L: tuổi thọ tính bằng vòng quay

Các giá trị thừa số tuổi thọ f_h, tùy theo ứng dụng của từng loại máy móc. Sau đây là một vài ví dụ.

Nếu vòng bi sử dụng có độ rung hoặc tải trọng ảnh hưởng hoặc tốc độ thấp gồm không có vòng quay, đòi hỏi cần nghiên cứu thêm tải trọng động cơ bản.

Mọi thông tin, thắc mắc vui lòng liên hệ 08.3969.9384 hay email info@tandailongbearings.com.vn