Cách lắp đặt vòng bi mặt bích: Hướng dẫn từng bước

Để cài đặt vòng bi mặt bích một cách chính xác, bạn phải làm sạch vỏ và trục, xác minh dung sai phù hợp về kích thước, ấn hoặc gõ nhẹ ổ trục thẳng vào lỗ vỏ mà không tác dụng lực qua các bộ phận lăn, cố định nó khỏi chuyển động dọc trục và bôi trơn thích hợp trước khi vận hành. Vòng bi hướng tâm có mặt bích là một trong những loại vòng bi được sử dụng rộng rãi nhất trong máy móc nhẹ, hệ thống băng tải và thiết bị truyền tải điện — mặt bích tích hợp của chúng giúp đơn giản hóa việc lắp đặt và định vị dọc trục so với vòng bi hình trụ tiêu chuẩn. Quá trình cài đặt đúng chỉ mất chưa đầy 30 phút với các công cụ và kiến ​​thức phù hợp; một sai sót có thể làm giảm tuổi thọ sử dụng của vòng bi từ hàng chục nghìn giờ xuống chỉ còn vài trăm giờ. Hướng dẫn này bao gồm từng bước một cách chi tiết.

Vòng bi mặt bích là gì và chúng khác với vòng bi tiêu chuẩn như thế nào

Ổ trục mặt bích là ổ trục lăn có mặt bích tích hợp - vành hoặc vòng đệm nhô ra - ở vòng ngoài. Mặt bích này đóng vai trò như một tính năng định vị trục tích cực, cho phép ổ trục được đặt dựa vào mặt được gia công trên vỏ thay vì chỉ dựa vào các vòng kẹp, vòng chặn hoặc khớp ép để giữ trục.

Biến thể phổ biến nhất là vòng bi hướng tâm có mặt bích , kết hợp ổ bi rãnh sâu với mặt bích ở vòng ngoài. Các vòng bi này chủ yếu xử lý tải trọng hướng tâm - lực vuông góc với trục trục - với khả năng chịu tải dọc trục (lực đẩy) vừa phải. Chúng có sẵn ở cả kích thước hệ mét và hệ đo lường Anh và được sản xuất bởi các nhà sản xuất lớn bao gồm SKF, NSK, FAG, INA và Timken.

Ưu điểm chính của vòng bi hướng tâm có mặt bích

• Vị trí trục đơn giản: Mặt bích tựa vào mặt vỏ, loại bỏ nhu cầu sử dụng phần cứng giữ riêng trong nhiều ứng dụng
• Dễ dàng cài đặt và gỡ bỏ hơn: Vòng bi có thể được đẩy từ một phía và được đặt ở vị trí không có lối vào bên trong lỗ khoan của vỏ.
• Cho phép làm mỏng tường nhà ở: Mặt bích giúp giữ chặt mà không yêu cầu lỗ khoan sâu hoặc vai dày
• Dấu chân trục nhỏ gọn: Đặc biệt có giá trị trong các tổ hợp có không gian hạn chế như hộp số nhỏ và thiết bị y tế
• Tính sẵn có rộng rãi: Vòng bi hướng tâm có mặt bích are stocked globally in hundreds of size combinations from 3mm bore to 50mm bore

Cấu hình vòng bi mặt bích phổ biến

Các công cụ và vật liệu cần thiết để lắp đặt vòng bi mặt bích

Thu thập các công cụ chính xác trước khi bắt đầu ngăn chặn các phương pháp ngẫu hứng làm hỏng vòng bi trong quá trình lắp đặt. Hư hỏng vòng bi do lắp đặt không đúng là nguyên nhân hàng đầu gây ra hư hỏng sớm - theo SKF, hơn 16% số ổ trục hỏng sớm là do lắp sai .

• Bộ công cụ lắp đặt vòng bi hoặc công cụ lắp: Phù hợp với đường kính ngoài của ổ trục — tác dụng lực lên đúng vòng trong khi ép
• Máy ép cây hoặc máy ép thủy lực: Để lắp đặt phù hợp với nhiễu; được ưu tiên hơn so với việc dùng búa để áp dụng lực đều và có kiểm soát
• Vồ mặt mềm và ống lắp đặt vòng bi: Đối với các khớp ép nhẹ khi không có máy ép - ống bọc chỉ được tiếp xúc với vòng được lắp
• Thước cặp kỹ thuật số hoặc micromet: Để xác minh đường kính trục, đường kính lỗ thân và kích thước vòng bi trước khi lắp đặt
• Lò sưởi vòng bi hoặc tấm nóng (ưu tiên lò sưởi cảm ứng): Để làm nóng ổ trục nhằm dễ dàng lắp đặt vào các trục có vòng trong vừa khít với nhiễu
• Làm sạch vải và dung môi không có xơ (cồn isopropyl hoặc chất tẩy rửa phanh): Để làm sạch bề mặt lỗ khoan, trục và ổ trục
• Dầu mỡ thích hợp: Phù hợp với tốc độ vận hành, phạm vi nhiệt độ và điều kiện tải của ổ trục
• Cờ lê mô-men xoắn: Để siết chặt các ốc vít gắn mặt bích với các giá trị mô-men xoắn được chỉ định
• Máy đo cảm biến: Để xác minh khe hở dọc trục và mặt bích tựa vào mặt vỏ

Hiểu dung sai phù hợp trước khi lắp đặt

Dung sai phù hợp là khía cạnh kỹ thuật quan trọng nhất của việc lắp đặt ổ trục mặt bích. Lắp sai sẽ gây ra hiện tượng rão ổ trục (lỏng lẻo) hoặc ứng suất bên trong quá mức và giảm độ hở xuyên tâm (lắp quá chặt) - cả hai đều dẫn đến hỏng hóc sớm.

Vỏ Bore Fit (Vòng ngoài)

Đối với vòng bi hướng tâm có mặt bích được lắp trong vỏ, vòng ngoài thường sử dụng một chuyển tiếp hoặc giải phóng mặt bằng phù hợp . Bởi vì bản thân mặt bích cung cấp vị trí dọc trục nên việc lắp lỗ khoan vỏ không cần phải có sự can thiệp lớn. Dung sai lỗ khoan vỏ phổ biến nhất cho vòng bi có mặt bích là H7 (tiêu chuẩn ISO), mang lại một khoảng hở nhỏ để khớp chuyển tiếp với dung sai đường kính ngoài tiêu chuẩn của ổ trục (js6 hoặc k6 trên OD vòng ngoài).

Ví dụ, ổ bi hướng tâm có mặt bích với Đường kính ngoài 35mm được lắp đặt trong lỗ khoan của vỏ H7 sẽ có đường kính lỗ từ 35.000mm đến 35.025mm, dẫn đến độ vừa vặn từ độ hở 0,009mm đến độ nhiễu 0,016mm tùy thuộc vào OD ổ trục thực tế trong dải dung sai của nó.

Trục vừa vặn (Vòng trong)

Độ khít của trục phụ thuộc vào việc vòng trong có quay tương đối với tải hay không. Đối với các ứng dụng vòng trong quay (trường hợp phổ biến nhất là trục quay), sự can thiệp phù hợp là cần thiết để ngăn chặn sự leo vòng trong. Dung sai trục điển hình là j5, k5 hoặc m5 dành cho tải trọng hướng tâm từ nhẹ đến trung bình trên vòng bi hướng tâm có mặt bích cỡ nhỏ đến trung bình.

Từng bước: Cách lắp đặt Vòng bi mặt bích

Thực hiện theo quy trình này để lắp ổ bi hướng tâm có mặt bích vào lỗ ổ có trục quay. Điều chỉnh các bước trong đó cấu hình cụ thể của bạn khác nhau.

Bước 1 - Kiểm tra và làm sạch tất cả các bề mặt giao phối

Làm sạch lỗ khoan của vỏ, mặt tựa mặt bích trên vỏ và cổ trục bằng vải và dung môi không có xơ. Loại bỏ tất cả dấu vết của dầu mỡ cũ, chất ức chế ăn mòn, phoi gia công và mảnh vụn. Thậm chí một Hạt mảnh vụn 0,01mm bị mắc kẹt dưới vòng ổ trục có thể gây ra sai lệch và tập trung ứng suất. Kiểm tra lỗ khoan của vỏ xem có gờ, cạnh nhô lên hoặc hư hỏng bề mặt hay không - xử lý mọi khuyết điểm bằng dũa mịn hoặc vải nhám trước khi tiếp tục.

Không mở bao bì ổ trục cho đến ngay trước khi lắp đặt để giảm thiểu nguy cơ nhiễm bẩn. Xử lý vòng bi bằng tay sạch, khô hoặc găng tay sạch.

Bước 2 - Xác minh kích thước bằng công cụ đo lường

Đo đường kính lỗ ổ trục, đường kính trục, lỗ ổ trục và OD bằng micromet hoặc thước cặp kỹ thuật số đã hiệu chuẩn. So sánh với thông số kỹ thuật của ổ trục và dung sai yêu cầu. Một lỗ khoan nhà đo ở 35,030mm cho OD vòng bi 35,000–35,011mm cho thấy khe hở quá mức - vỏ phải được gia công lại hoặc chọn ổ trục có dung sai OD lớn hơn. Đừng bao giờ cố gắng bù đắp cho một lớp vỏ quá khổ chỉ bằng chất kết dính; đây là cách khắc phục tạm thời không tải được.

Bước 3 - Bôi một lớp dầu nhẹ hoặc chất bôi trơn lắp ráp

Bôi một lớp mỏng dầu máy sạch lên bề mặt lỗ khoan của vỏ và đường kính ngoài của ổ trục. Điều này làm giảm lực lắp đặt cần thiết và tránh hiện tượng lõm bề mặt vòng ngoài của ổ trục trong quá trình ép. Không sử dụng dầu mỡ cho mục đích này - độ nhớt của nó có thể tạo ra hiệu ứng cản thủy lực cản trở việc tiếp xúc ổ trục.

Bước 4 - Nhấn vòng bi vào vỏ

Định hướng ổ trục sao cho mặt bích hướng ra ngoài (về phía bạn), để nó sẽ tựa vào mặt vỏ khi lắp đặt hoàn chỉnh. Sử dụng ống lót lắp đặt hoặc dụng cụ lắp vòng bi có kích thước chính xác để tiếp xúc với chỉ có vòng ngoài - không bao giờ ấn qua các quả bóng hoặc lồng. Tác dụng lực dần dần và đều bằng cách sử dụng máy ép trục hoặc, đối với các vòng bi nhỏ hơn trong vỏ giao thoa ánh sáng, một vồ mặt mềm có ống lót vòng bi.

Nhấn ổ trục cho đến khi mặt bích tiếp xúc hoàn toàn, phẳng với mặt tựa của vỏ. Bạn sẽ cảm nhận và nghe thấy sự thay đổi rõ rệt về điện trở khi ổ trục được đặt hoàn toàn. Không bao giờ dùng búa đập trực tiếp vào ổ bi - ngay cả một cú va chạm duy nhất vào lồng hoặc các bộ phận lăn cũng có thể tạo ra các vết lõm trên mương gây ra rung động và hỏng hóc sớm.

Bước 5 - Lắp trục qua vòng trong

Đối với các vòng bên trong vừa khít với độ nhiễu, hãy làm nóng ổ trục đến 80°C–100°C (176°F–212°F) sử dụng lò sưởi cảm ứng hoặc bể dầu trước khi trượt lên trục. Ở 80°C, vòng trong của ổ trục có lỗ khoan 20 mm giãn ra khoảng 0,014mm - đủ để trượt lên hầu hết các trục có dung sai k5 hoặc m5 mà không cần lực. Không bao giờ vượt quá 120°C đối với các ổ trục tiêu chuẩn có bôi trơn bằng mỡ, vì nhiệt độ cao hơn sẽ làm giảm chất lượng dầu mỡ và có thể ảnh hưởng đến đặc tính của thép ổ trục.

Đẩy ổ trục đã được làm nóng hoàn toàn vào trục cho đến khi nó tiếp xúc với vai trục. Giữ chặt nó vào vai cho đến khi nó đủ nguội để bám chặt vào trục - thường là 2 đến 5 phút . Nếu vòng trong phải được ép nguội, hãy sử dụng ống bọc lắp đặt chỉ tiếp xúc với mặt vòng trong và ép bằng máy ép trục.

Bước 6 - Xác minh mặt bích và khe hở trục

Sau khi lắp đặt, hãy xác minh rằng mặt bích đã được đặt hoàn toàn và đồng đều vào mặt vỏ bằng đồng hồ đo cảm biến. Khoảng cách hơn 0,05mm tại bất kỳ điểm nào xung quanh mặt bích cho biết ổ trục đã được nghiêng hoặc chưa được ép hoàn toàn vào vị trí. Hãy khắc phục điều này trước khi tiếp tục - ổ bi hướng tâm có mặt bích sẽ tạo ra tải trọng trên đường lăn không đồng đều làm giảm đáng kể tuổi thọ sử dụng.

Kiểm tra xem trục có quay tự do bằng tay không. Ổ trục phải quay trơn tru mà không bị gồ ghề, bó buộc hoặc tác động dọc trục quá mức. Lực cản do tay siết chặt là điều bình thường ở ổ trục vừa khít với lực cản được lắp đúng cách.

Bước 7 - Cố định mặt bích và bôi trơn lần cuối

Nếu ứng dụng sử dụng khả năng giữ mặt bích bằng bu lông (phổ biến trong các thiết bị có mặt bích kiểu khối gối), hãy lắp đặt và vặn các chốt lắp theo mô hình chéo theo mômen xoắn do nhà sản xuất chỉ định. Đối với bu lông vỏ ổ trục có mặt bích M8 điển hình, mô men xoắn thường 18–25 Nm tùy thuộc vào loại ren và vật liệu vỏ.

Đối với vòng bi hướng tâm có mặt bích hở (không được che chắn), hãy bôi một lượng mỡ phù hợp vào vòng bi trước khi đóng vỏ. Hướng dẫn chung cho vòng bi bôi trơn bằng mỡ là đổ đầy 30–50% dung lượng trống bên trong ổ trục và vỏ. Đổ đầy quá mức gây ra sự sinh nhiệt quá mức do khuấy trộn. Vòng bi kín được bôi trơn trước không cần bôi trơn thêm khi lắp đặt.

Những cân nhắc đặc biệt khi lắp đặt vòng bi hướng tâm có mặt bích

Lắp đặt trong vỏ có thành mỏng hoặc mềm

Vỏ nhôm và nhựa thường gặp trong các máy móc nhẹ, trong đó việc giảm trọng lượng là ưu tiên hàng đầu. Những vật liệu này có cường độ chảy thấp hơn đáng kể so với thép — việc ép ổ bi hướng tâm có mặt bích vào vỏ nhôm có mối lắp chặt gây nhiễu có nguy cơ làm biến dạng lỗ khoan của vỏ hoặc làm nứt vật liệu. Đối với vỏ mềm, hãy sử dụng phù hợp chuyển tiếp (H7/js6) kết hợp với một lớp mỏng hợp chất giữ vòng bi (chẳng hạn như Loctite 638 hoặc tương đương) trên vòng ngoài OD. Điều này đạt được khả năng lưu giữ đầy đủ mà không bị căng thẳng cơ học. Cho phép hợp chất giữ lại đóng rắn hoàn toàn - thông thường 24 giờ ở nhiệt độ phòng - trước khi áp dụng các tải trọng vận hành.

Lắp đặt nhà ở xuyên lỗ và lỗ mù

Vòng bi mặt bích được lắp đặt trong vỏ xuyên lỗ được hưởng lợi từ việc tiếp cận lắp đặt dễ dàng nhất - vòng bi có thể được ép từ phía mặt bích cho đến khi vào vị trí. Trong các vỏ lỗ mù (nơi lỗ khoan có đáy đóng), hãy đảm bảo độ sâu của vỏ được gia công để điều chỉnh chính xác chiều rộng vòng bi, để lại Khoảng hở 0,1–0,2mm ở phía dưới để ngăn không cho đầu không có mặt bích của ổ trục chạm đáy trước khi mặt bích nằm hoàn toàn trên mặt.

Gắn vòng bi mặt bích theo cặp hoặc song công

Một số cụm trục sử dụng hai vòng bi hướng tâm có mặt bích ở cấu hình đối lập nhau để xử lý tải trọng dọc trục hai chiều. Trong cách bố trí này, một ổ trục định vị trục theo chiều trục (đầu cố định) trong khi ổ trục kia cho phép phao dọc trục nhẹ (đầu nổi). Ổ trục có mặt bích cố định được giữ lại hoàn toàn bằng mặt bích và vai trục hoặc vòng chặn. Vòng bi đầu nổi sử dụng phần vỏ lỏng hơn một chút - thường là Dung sai H8 - cho phép giãn nở nhiệt của trục mà không gây ra ứng suất dọc trục trong ổ trục.

Những lỗi lắp đặt vòng bi mặt bích thường gặp và cách tránh chúng

Các lỗi sau đây gây ra phần lớn các hư hỏng sớm của vòng bi mặt bích gặp phải trong thực hành kỹ thuật và bảo trì tại hiện trường.

Lựa chọn bôi trơn cho vòng bi hướng tâm có mặt bích

Hầu hết các vòng bi hướng tâm có mặt bích được sử dụng trong các ứng dụng có tải trọng nhẹ đến trung bình đều được bôi trơn sẵn và được bảo vệ kép từ nhà máy, không cần bôi trơn thêm khi lắp đặt. Tuy nhiên, vòng bi hở và loại kín được bôi trơn lại đòi hỏi phải lựa chọn chất bôi trơn cẩn thận.

• Các ứng dụng cho mục đích chung (0°C đến 80°C, tốc độ vừa phải): Mỡ NLGI cấp 2 gốc lithium — tiêu chuẩn công nghiệp cho hầu hết các vòng bi hướng tâm có mặt bích
• Các ứng dụng tốc độ cao (trên 70% tốc độ giới hạn của vòng bi): NLGI Cấp 1 hoặc bôi trơn bằng dầu có độ nhớt thấp để giảm tổn thất khi khuấy
• Ứng dụng nhiệt độ cao (trên 120°C): Mỡ gốc polyurea hoặc este tổng hợp có định mức nhiệt độ cao
• Chế biến thực phẩm hoặc thiết bị y tế: Mỡ thực phẩm được xếp hạng NSF H1 (gốc dầu khoáng trắng, chất làm đặc phức hợp nhôm)
• Môi trường nhiệt độ thấp (dưới -20°C): Mỡ tổng hợp PAO hoặc gốc silicone được xếp hạng để vận hành ở nhiệt độ thấp

Cách tháo vòng bi mặt bích để thay thế

Một trong những ưu điểm của vòng bi hướng tâm có mặt bích là chúng thường dễ tháo hơn so với vòng bi trụ lắp ép tiêu chuẩn vì mặt bích cung cấp bề mặt bám.

1. Trước tiên hãy tháo trục nếu có thể - rút trục qua vòng trong trước khi thử tháo ổ trục ra khỏi vỏ.
2. Sử dụng dụng cụ kéo vòng bi hoặc dụng cụ kéo lỗ mù để tác dụng lực rút lên vòng ngoài hoặc mặt bích - không bao giờ kéo vòng trong hoặc lồng khi tháo ổ trục ra khỏi vỏ.
3. Đối với ổ lăn được liên kết bằng hợp chất giữ lại, truyền nhiệt cục bộ vào vỏ (không phải ổ trục) để làm mềm chất kết dính - thường là 150°C đến 200°C là đủ cho hầu hết các hợp chất giữ vòng bi.
4. Kiểm tra ổ trục đã tháo để phát hiện các dấu hiệu mòn của mương, rỗ, nứt vỡ hoặc đổi màu trước khi quyết định nên tái sử dụng hay thay thế. Nói chung, luôn thay thế vòng bi đã được tháo ra khỏi dịch vụ trong các ứng dụng quan trọng - chi phí của một vòng bi mới thấp hơn nhiều so với chi phí cho việc tháo bỏ vòng bi thứ hai do hư hỏng vòng bi được tái sử dụng.
5. Kiểm tra và sửa chữa lại lỗ khoan và nhật ký trục trước khi lắp ổ trục thay thế — hư hỏng trên các bề mặt này do ổ trục bị hỏng là nguyên nhân phổ biến dẫn đến hỏng hóc lặp lại nếu không được giải quyết.