Tại sao chơi xuyên tâm và khoan dung không giống nhau

Có một số nhầm lẫn xung quanh mối quan hệ giữa độ chính xác của một ổ trục, dung sai chế tạo của nó và mức độ hở bên trong hoặc 'chơi' giữa rãnh và bóng. Tại đây, Wu Shizheng, giám đốc điều hành của chuyên gia về vòng bi nhỏ và nhỏ JITO Bearings, đã làm sáng tỏ lý do tại sao huyền thoại này vẫn tồn tại và những gì các kỹ sư nên tìm kiếm.

Trong Chiến tranh thế giới thứ hai, tại một nhà máy sản xuất vũ khí ở Scotland, một người đàn ông ít được biết đến tên là Stanley Parker đã phát triển khái niệm về vị trí thực, hay những gì chúng ta biết ngày nay là Geometric Dimensions & Tolerancing (GD&T). Parker nhận thấy rằng mặc dù một số bộ phận chức năng được sản xuất cho ngư lôi đã bị từ chối sau khi kiểm tra, chúng vẫn được đưa vào sản xuất.

Khi kiểm tra kỹ hơn, ông nhận thấy rằng chính phép đo dung sai là nguyên nhân gây ra lỗi. Dung sai tọa độ XY truyền thống đã tạo ra vùng dung sai hình vuông, vùng này loại trừ phần này mặc dù nó chiếm một điểm trong không gian hình tròn cong giữa các góc của hình vuông. Ông tiếp tục công bố những phát hiện của mình về cách xác định vị trí thực trong một cuốn sách có tựa đề Bản vẽ và Kích thước.

* Giải phóng mặt bằng
Ngày nay, sự hiểu biết này giúp chúng tôi phát triển các vòng bi thể hiện một số mức độ hoạt động hoặc độ lỏng, còn được gọi là khe hở bên trong hoặc cụ thể hơn là chơi hướng tâm và dọc trục. Độ hở xuyên tâm là khe hở đo vuông góc với trục ổ trục và khe hở dọc trục là khe hở đo song song với trục ổ trục.

Cách chơi này được thiết kế vào vòng bi ngay từ đầu để cho phép vòng bi chịu tải trong nhiều điều kiện khác nhau, có tính đến các yếu tố như sự giãn nở nhiệt độ và cách thức ăn khớp giữa vòng trong và vòng ngoài sẽ ảnh hưởng đến tuổi thọ của vòng bi.

Cụ thể, khe hở có thể ảnh hưởng đến tiếng ồn, độ rung, ứng suất nhiệt, độ võng, phân bố tải trọng và tuổi thọ mỏi. Phát hướng tâm cao hơn được mong muốn trong các tình huống mà vòng trong hoặc trục dự kiến ​​sẽ trở nên nóng hơn và nở ra trong quá trình sử dụng so với vòng ngoài hoặc vỏ. Trong tình huống này, độ chơi trong ổ trục sẽ giảm. Ngược lại, lượt chơi sẽ tăng lên nếu vòng ngoài mở rộng hơn vòng trong.

Độ lệch trục cao hơn là mong muốn trong các hệ thống có sự lệch trục giữa trục và vỏ vì việc lệch trục có thể khiến ổ trục có khe hở bên trong nhỏ nhanh chóng bị hỏng. Khe hở lớn hơn cũng có thể cho phép ổ trục đối phó với tải trọng lực đẩy cao hơn một chút vì nó tạo ra góc tiếp xúc cao hơn.

* Đồ đạc
Điều quan trọng là các kỹ sư phải đạt được sự cân bằng phù hợp của khe hở bên trong ổ trục. Vòng bi quá chặt và không đủ độ chơi sẽ tạo ra nhiệt và ma sát dư thừa, điều này sẽ làm cho các quả bóng trượt trong rãnh và làm tăng tốc độ mài mòn. Tương tự như vậy, khe hở quá nhiều sẽ làm tăng tiếng ồn và độ rung và giảm độ chính xác khi quay.

Khe hở có thể được kiểm soát bằng cách sử dụng các khớp khác nhau. Sự phù hợp kỹ thuật đề cập đến khoảng trống giữa hai bộ phận giao phối. Điều này thường được mô tả như một trục trong lỗ và thể hiện mức độ chặt chẽ hoặc lỏng lẻo giữa trục và vòng trong và giữa vòng ngoài với vỏ. Nó thường biểu hiện ở chỗ lỏng lẻo, phù hợp với khe hở hoặc một khớp chặt chẽ, nhiễu.

Sự phù hợp chặt chẽ giữa vòng trong và trục là rất quan trọng để giữ cho nó ở đúng vị trí và ngăn ngừa sự rão hoặc trượt không mong muốn, có thể tạo ra nhiệt và rung động và gây ra sự xuống cấp.

Tuy nhiên, một sự phù hợp giao thoa sẽ làm giảm độ hở trong ổ bi khi nó mở rộng vòng trong. Sự phù hợp chặt chẽ tương tự giữa vỏ và vòng ngoài trong một ổ trục có độ phát hướng tâm thấp sẽ nén vòng ngoài và giảm độ hở hơn nữa. Điều này sẽ dẫn đến khe hở bên trong âm - làm cho trục lớn hơn lỗ một cách hiệu quả - và dẫn đến ma sát quá mức và hư hỏng sớm.

Mục đích là không hoạt động khi ổ trục đang chạy trong điều kiện bình thường. Tuy nhiên, cách chơi hướng tâm ban đầu cần thiết để đạt được điều này có thể gây ra các vấn đề về trượt hoặc trượt bóng, làm giảm độ cứng và độ chính xác khi quay. Chơi xuyên tâm ban đầu này có thể được loại bỏ bằng cách sử dụng tải trước. Gia tải trước là một phương tiện đặt một tải trọng dọc trục vĩnh viễn lên một ổ trục, sau khi nó được lắp vào, bằng cách sử dụng vòng đệm hoặc lò xo được lắp vào vòng trong hoặc vòng ngoài.

Các kỹ sư cũng phải xem xét thực tế rằng việc giảm khe hở trong ổ trục có tiết diện mỏng sẽ dễ dàng hơn vì các vòng mỏng hơn và dễ biến dạng hơn. Là một nhà sản xuất vòng bi nhỏ và nhỏ, JITO Bearings khuyên khách hàng của mình rằng cần phải cẩn thận hơn với các khớp nối từ trục đến vỏ. Độ tròn của trục và vỏ cũng quan trọng hơn với vòng bi loại mỏng vì trục không tròn sẽ làm biến dạng các vòng mỏng và tăng tiếng ồn, độ rung và mô-men xoắn.

* Dung sai
Sự hiểu lầm về vai trò của tác dụng xuyên tâm và dọc trục đã khiến nhiều người nhầm lẫn giữa mối quan hệ giữa hoạt động và độ chính xác, cụ thể là độ chính xác là kết quả của dung sai chế tạo tốt hơn.

Một số người nghĩ rằng một vòng bi có độ chính xác cao gần như không có tác dụng và nó phải quay rất chính xác. Đối với họ, một vòng bi rời có cảm giác kém chính xác hơn và tạo ấn tượng về chất lượng thấp, mặc dù nó có thể là một vòng bi có độ chính xác cao được thiết kế một cách có chủ ý với cách chơi lỏng lẻo. Ví dụ: trước đây, chúng tôi đã hỏi một số khách hàng của mình tại sao họ muốn một vòng bi có độ chính xác cao hơn và họ đã nói với chúng tôi rằng họ muốn, "giảm bớt".

Tuy nhiên, đúng là dung sai cải thiện độ chính xác. Không lâu sau khi sản xuất hàng loạt ra đời, các kỹ sư nhận ra rằng việc sản xuất hai sản phẩm hoàn toàn giống nhau là không thực tế và kinh tế, nếu thậm chí là hoàn toàn có thể. Ngay cả khi tất cả các biến số sản xuất được giữ nguyên, sẽ luôn có sự khác biệt nhỏ giữa đơn vị này và đơn vị tiếp theo.

Ngày nay, điều này đã đại diện cho một dung sai cho phép hoặc có thể chấp nhận được. Các cấp dung sai cho ổ bi, được gọi là xếp hạng ISO (hệ mét) hoặc ABEC (inch), quy định độ lệch cho phép và các phép đo độ phủ bao gồm kích thước vòng trong và vòng ngoài và độ tròn của vòng và rãnh. Lớp càng cao và dung sai càng chặt thì vòng bi càng chính xác sau khi được lắp ráp.

Bằng cách tạo ra sự cân bằng phù hợp giữa đồ đạc và hoạt động hướng tâm và dọc trục trong quá trình sử dụng, các kỹ sư có thể đạt được khoảng trống hoạt động lý tưởng bằng không và đảm bảo tiếng ồn thấp và quay chính xác. Làm như vậy, chúng ta có thể xóa bỏ sự nhầm lẫn giữa độ chính xác và độ chơi, cũng giống như cách mà Stanley Parker đã cách mạng hóa phép đo công nghiệp, về cơ bản thay đổi cách chúng ta nhìn về vòng bi.


Thời gian đăng: Mar-04-2021