Các lực và mô-men xoắn tác dụng lên vị trí ổ bi là yếu tố quyết định để lựa chọn kích thước ổ bi tối ưu và đảm bảo tuổi thọ sử dụng yêu cầu. Nội dung sau đây được biên soạn dựa trên tài liệu kỹ thuật chính thức của myonic.
1. Xác Định Tải Trọng (Calculation of Loads)
Cần xem xét tất cả các lực tác dụng, bao gồm khối lượng các bộ phận chuyển động, lực ly tâm, lực động (gia tốc/giảm tốc) và lực sinh ra từ truyền động đai hoặc bánh răng.
1.1 Tải Trọng Hướng Kính Thuần Túy (Pure Radial Load)
Khi lực ngoài tác dụng thẳng góc với trục:
Phân bố tải trọng Case 1
Phân bố tải trọng Case 2
Công thức tải trọng hướng kính:
Fr = Qr / 2
(Giả sử tải trọng nằm chính giữa hai ổ bi)
1.2 Tải Trọng Dọc Trục Thuần Túy (Pure Axial Load)
Fa = Q (tải trọng xen kẽ)
Fa = Q (tải trọng một chiều)
Fa = Q (tải trọng xen kẽ)
Fa = Q (tải trọng xen kẽ)
Lưu ý: Để đảm bảo tải trọng dọc trục có thể được đỡ bởi nhiều ổ bi cầu, chúng phải được bố trí theo cặp1, hoặc vòng đối vòng hoặc với các vòng trung gian được chế tạo chính xác cao.
1.3 Tải Trọng Kết Hợp (Combined Loads)
Khi lực ngoài Q tác dụng với góc β, cần phân giải thành thành phần hướng kính (Qr) và thành phần dọc trục (Qa).
| Thành phần tải trọng | Công thức phân giải | Áp dụng cho ổ bi |
|---|---|---|
| Thành phần hướng kính Qr | Qr = Q · cos β | Fr = Qr (cấu hình ghép đôi) |
| Thành phần dọc trục Qa | Qa = Q · sin β | Fa = Qa (cấu hình ghép đôi) |
2. Tải Trọng Động Tương Đương (Equivalent Dynamic Load, P)
Dùng để tính toán tuổi thọ danh nghĩa của ổ bi (L10). Tải trọng tương đương P chuyển đổi các tải trọng hướng kính và dọc trục thực tế thành một tải trọng giả định đơn lẻ có ảnh hưởng tương đương đến tuổi thọ ổ bi.
Công Thức Tính Toán
| Loại ổ bi | Công thức (P) |
|---|---|
| Ổ bi rãnh sâu hướng kính (Radial deep groove ball bearings) | P = X · Fr + Y · Fa |
| Ổ bi rãnh sâu dọc trục (Axial deep groove ball bearings) | P = Fa |
Về các hệ số X và Y:
Các hệ số này phụ thuộc vào tỷ lệ Fa / Fr và tải trọng dọc trục tương đối f0 · Fa / C0. Vui lòng tham khảo bảng hệ số trong trang "Tính Toán Tuổi Thọ" để biết các giá trị cụ thể.
3. Tải Trọng Tĩnh Tương Đương (Equivalent Static Load, P0)
Dùng để kiểm tra khả năng tải của ổ bi khi đứng yên hoặc chạy tốc độ rất thấp (n < 10 rpm), đảm bảo không xảy ra biến dạng vĩnh viễn.
Công Thức Tính Toán
| Loại ổ bi | Công thức (P0) | Giá trị hệ số |
|---|---|---|
| Ổ bi rãnh sâu hướng kính | P0
= X0 · Fr + Y0 · Fa ⚠️ Nếu P0 < Fr, thì P0 = Fr |
X0 = 0.6 Y0 = 0.5 |
| Ổ bi rãnh sâu dọc trục | P0 = Fa | - |
4. Hệ Số An Toàn Tải Trọng Tĩnh (Static Load Safety Factor, S0)
Hệ số an toàn tĩnh S0 biểu thị tỷ lệ giữa tải trọng tĩnh danh nghĩa cơ bản C0 và tải trọng tĩnh tương đương P0, dùng để đánh giá mức độ an toàn.
Công thức tính toán:
S0 = C0 / P0
Hoặc để xác định C0 yêu cầu: C0 = S0 · P0
Giá Trị Hướng Dẫn S0 (Guideline Values)
| Điều kiện vận hành | Phạm vi S0 |
|---|---|
| Yêu cầu thấp (Low requirements) Vận hành êm ái, không rung động | 0.5 ... 0.7 |
| Yêu cầu bình thường (Normal requirements) Điều kiện vận hành tiêu chuẩn, không rung động đáng kể | 1.0 ... 1.2 |
| Yêu cầu cao (High requirements) Tải trọng va đập, yêu cầu độ tin cậy cao | 1.5 ... 2.0 |