Vòng bi, bạc đạn là gì? Cấu tạo, phân loại và ứng dụng của vòng bi

Vòng bi, bạc đạn là “trái tim” của nhiều hệ thống cơ khí, quyết định trực tiếp đến độ êm ái, độ chính xác và tuổi thọ của máy móc. Từ các thiết bị công nghiệp nặng đến máy móc dân dụng, vòng bi giúp giảm ma sát, tối ưu chuyển động quay và đảm bảo khả năng chịu tải ổn định trong quá trình vận hành. Trong bài viết này, Thiết bị cơ khí Đức Phong sẽ cùng bạn khám phá chi tiết vòng bi, bạc đạn là gì, cấu tạo, phân loại như thế nào và vì sao vòng bi lại đóng vai trò quan trọng đến vậy trong các loại máy móc, thiết bị hiện nay.

Vòng bi, bạc đạn là gì?

Vòng bi hay còn gọi là bạc đạn, có tên tiếng anh là Bearing, đây là chi tiết cơ khí quan trọng trong hầu hết các loại máy móc, thiết bị hiện nay. Vòng bi còn được gọi là ổ lăn, bạc đạn (khác hoàn toàn với bạc dầu hay ổ trượt), có chức năng chính là giảm ma sát và chịu tải trong quá trình chuyển động. Nhờ cấu tạo gồm các con lăn hoặc viên bi có dạng hình cầu, hình trụ hoặc trụ côn nằm giữa các vòng chịu lực, vòng bi giúp các chi tiết máy quay trơn tru, ổn định và chính xác hơn.

Trên thực tế, vòng bi, bạc đạn được ứng dụng vô cùng rộng rãi trong cả công nghiệp lẫn đời sống hàng ngày, từ máy móc sản xuất, thiết bị cơ khí cho đến các phương tiện quen thuộc như ô tô, xe máy. Vai trò của vòng bi đặc biệt quan trọng bởi nếu linh kiện này bị mài mòn hoặc hư hỏng mà không được thay thế kịp thời, máy móc sẽ hoạt động kém hiệu quả, phát sinh rung lắc và nhanh xuống cấp. Điển hình như ở xe máy, vòng bi hỏng có thể khiến xe vận hành nặng nề, gây mòn trục bánh xe và làm tăng nguy cơ hư hỏng các bộ phận liên quan.

>> Tìm hiểu thêm về các loại chi tiết máy

Cấu tạo của vòng bi

Vòng bi được cấu tạo bởi 4 bộ phận chính là: Vòng ngoài, vòng trong, vòng cách và con lăn. Ở một số loại máy móc công nghiệp, vòng bi có thể có thêm một vài bộ phận khác như phớt, cụ thể:

• Vòng ngoài: Là bộ phận được lắp cố định với vỏ máy, đóng vai trò chịu tải và giữ cho vòng bi ổn định trong quá trình làm việc. Vòng ngoài thường được gia công chính xác để đảm bảo độ đồng tâm và giảm rung lắc khi vận hành.
  
  
• Vòng trong: Được lắp cố định với trục máy, vòng trong truyền chuyển động trực tiếp từ trục sang các con lăn hoặc viên bi. Tùy từng loại vòng bi, bề mặt vòng trong có thể được thiết kế rãnh bi hình cầu, rãnh trụ hoặc rãnh côn nhằm phù hợp với tải trọng và điều kiện làm việc.
  
  
• Con lăn (viên bi): Là bộ phận quyết định khả năng giảm ma sát và chịu tải của vòng bi. Mỗi loại vòng bi sẽ sử dụng con lăn có hình dạng khác nhau như viên bi hình cầu, con lăn trụ, con lăn côn, con lăn kim hoặc con lăn tang trống, đáp ứng các yêu cầu tải hướng kính và tải dọc trục khác nhau.
  
  
• Vòng cách: Có nhiệm vụ giữ cố định các con lăn hoặc viên bi ở đúng vị trí và khoảng cách trong rãnh lăn, giúp vòng bi hoạt động ổn định và hạn chế ma sát giữa các viên bi. Vòng cách thường được chế tạo từ thép, đồng hoặc nhựa kỹ thuật, tùy theo môi trường và tốc độ làm việc.
  
  
• Phớt chắn: Là bộ phận được trang bị thêm nhằm giữ mỡ bôi trơn bên trong và ngăn bụi bẩn, hơi ẩm xâm nhập vào vòng bi. Tùy theo ứng dụng, phớt có thể làm bằng kim loại hoặc nhựa, giúp kéo dài tuổi thọ và đảm bảo hiệu suất làm việc của bạc đạn.

Phân loại vòng bi phổ biến

Vòng bi xuất hiện ở hầu hết mọi lĩnh vực của đời sống và công nghiệp hiện đại, từ các thiết bị quen thuộc như xe máy, ô tô cho đến những hệ thống phức tạp như máy bay, tàu điện ngầm hay thậm chí tàu vũ trụ. Chính phạm vi ứng dụng rộng lớn này đã dẫn đến sự ra đời của rất nhiều loại vòng bi khác nhau, với kích thước và khả năng chịu tải đa dạng. Trên thực tế, có những loại vòng bi dùng trong ngành đường sắt có kích thước lớn, nặng và đường kính gần tương đương… một bánh xe bò đúng theo nghĩa đen.

Dưới đây là các loại vòng bi phổ biến được sử dụng rộng rãi hiện nay:

Vòng bi cầu

Vòng bi cầu là loại thông dụng nhất nhờ cấu tạo đơn giản, khả năng truyền động linh hoạt và dễ dàng tháo lắp, bảo trì. Loại vòng bi này chủ yếu dùng cho các máy móc và thiết bị cỡ nhỏ do khả năng chịu tải không cao. Nhược điểm của vòng bi cầu là dễ bị hư hỏng khi lắp lệch tâm hoặc làm việc trong điều kiện tải trọng lớn.

Vòng bi côn

Vòng bi côn có khả năng chịu tải lớn, làm việc tốt ở tốc độ cao và chịu được đồng thời cả tải hướng kính lẫn tải dọc trục. Tuy nhiên, loại vòng bi này khá nhạy cảm với sai lệch khi lắp đặt, dễ phát sinh hư hỏng nếu không căn chỉnh chính xác và thường có độ rơ dọc trục tương đối cao. Vòng bi côn thường được sử dụng trong trục xe lửa, ô tô và các hệ thống truyền động chịu tải nặng.

Vòng bi đũa

Vòng bi đũa nổi bật với khả năng chịu tải hướng kính và tải dọc trục lớn, đồng thời dễ dàng bôi trơn trong quá trình vận hành. Nhờ đặc tính này, vòng bi đũa thường được ứng dụng trong các động cơ điện công suất lớn (trên 50 kW), trục chính của máy tiện, máy phay CNC và các thiết bị gia công cơ khí chính xác.

Vòng bi tang trống

Vòng bi tang trống có cấu tạo gồm hai dãy con lăn riêng biệt, mang lại độ chắc chắn và độ bền rất cao. Loại vòng bi này có khả năng tự lựa tốt, làm việc ổn định trong điều kiện trục bị lệch lớn và môi trường vận hành khắc nghiệt. Nhờ tuổi thọ cao và khả năng chịu tải vượt trội, vòng bi tang trống thường được sử dụng trong các ứng dụng nặng như trục cán thép, máy ép nhựa, máy ép cao su.

Vòng bi kim

Vòng bi kim có thiết diện mỏng, sử dụng các con lăn hình trụ dài giúp tăng diện tích tiếp xúc giữa con lăn và vòng ngoài. Nhờ đó, loại vòng bi này chịu được tải hướng kính và tải dọc trục lớn trong khi vẫn đảm bảo kích thước nhỏ gọn. Vòng bi kim thường được ứng dụng trong hộp số ô tô, cơ cấu bánh răng thước lái và các thiết bị xây dựng chuyên dụng.

Chức năng chính của vòng bi, bạc đạn

Tùy vào thiết kế, cấu tạo và điều kiện làm việc, mỗi loại vòng bi, bạc đạn sẽ có phạm vi ứng dụng khác nhau. Tuy nhiên, xét về bản chất, vòng bi đều đảm nhiệm những chức năng cốt lõi trong quá trình vận hành máy móc và thiết bị công nghiệp, bao gồm:

• Chịu lực và chịu tải khi máy vận hành: Đây là chức năng quan trọng nhất của vòng bi. Bạc đạn có nhiệm vụ nâng đỡ trục và các chi tiết quay, đồng thời chịu tải theo nhiều hướng khác nhau như tải hướng kính, tải dọc trục hoặc kết hợp cả hai.
  
  
• Hỗ trợ chuyển động quay và truyền động: Vòng bi giúp các bộ phận trong máy xoay trơn tru, ổn định, từ đó đảm bảo quá trình truyền động diễn ra liên tục và chính xác.
  
  
• Định vị trục và chi tiết quay: Nhờ vòng bi, trục và các bộ phận quay được giữ đúng vị trí thiết kế, hạn chế hiện tượng xô lệch, rung lắc trong quá trình làm việc.
  
  
• Giảm ma sát giữa trục và vỏ máy: Các viên bi hoặc con lăn được bôi trơn bằng dầu hoặc mỡ giúp giảm ma sát đáng kể, hạn chế sinh nhiệt và mài mòn, từ đó kéo dài tuổi thọ của máy móc.
  
  

Tóm lại, vòng bi, bạc đạn là linh kiện đóng vai trò then chốt trong hệ thống cơ khí, giúp tối ưu hiệu suất vận hành, tiết kiệm năng lượng và nâng cao độ bền cho thiết bị.

Chính vì tầm quan trọng đó, khi vòng bi bị hư hỏng, việc tháo lắp và thay thế cần được thực hiện cẩn trọng. Người dùng nên sử dụng các dụng cụ chuyên dụng để tránh làm biến dạng hoặc bóp méo vòng bi, gây ảnh hưởng đến khả năng làm việc của máy. Đối với các loại vòng bi có kích thước trung bình đến lớn, hoặc vòng bi đã bị gỉ sét sau thời gian dài sử dụng, cảo thủy lực là giải pháp phù hợp và an toàn, giúp tháo vòng bi hiệu quả mà không làm hư hại trục và các chi tiết liên quan.