Vòng bi tang trống - Vòng bi cho mọi thời kỳ

Năm 1919, SKF đã tung ra một sản phẩm nhằm thay đổi thế giới vòng bi và ứng dụng của chúng trong vô số ngành công nghiệp. Trong hơn 100 năm qua, vòng bi tang trống đã tiếp tục phát triển nhờ sự đổi mới liên tục đã nâng cao giới hạn hiệu suất của nó. Trong tương lai gần, vòng bi tang trống sẽ tiếp tục là một trong những vòng bi linh hoạt nhất cho vô số nhiệm vụ kỹ thuật.

Vòng bi tang trống ban đầu được sử dụng trong các ứng dụng có tải trọng lớn, tốc độ vừa phải và có nguy cơ bị lệch trục. Ứng dụng của các vòng bi này đã phát triển bao gồm tua-bin gió, động cơ đẩy hàng hải, chế biến đường, sản xuất bột giấy và giấy, xử lý vật liệu, khai thác mỏ và xây dựng. Góp phần vào sự phát triển của vòng bi tang trống là chúng cho phép quay với độ ma sát thấp và cho phép lệch góc.

Vòng bi tang trống được phát minh như thế nào

Kỹ sư SKF Arvid Palmgren được ghi nhận là người có công phát triển ổ tang trống. Ông gia nhập SKF vào năm 1917, đảm nhận một vị trí trong bộ phận tiếp thị của công ty để làm việc về thông tin kỹ thuật. Nhận thấy rằng mình thiếu nhiều kiến thức nền tảng cần thiết để cung cấp các chi tiết kỹ thuật, ông bắt đầu nghiên cứu lý thuyết ổ trục và bắt đầu thực hiện các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm.

Vòng bi tang trống sử dụng phớt làm kín - thiết kế mới nhất

Năm 1918, SKF bắt đầu phát triển một ổ trục có thể chịu tải cho việc bố trí ổ trục bộ bánh xe trong các ứng dụng đường sắt, và Palmgren được yêu cầu nghiên cứu chuyên sâu về ổ lăn. Người sáng lập SKF, Sven Wingquist, mong muốn tìm ra giải pháp nhanh nhất có thể và dồn toàn bộ nguồn lực của công ty vào nhiệm vụ này. Wingquist hy vọng rằng công việc này sẽ mất vài tuần, nhưng không có lý thuyết nào tồn tại để họ có thể làm cơ sở tính toán cho sự phát triển vòng bi, vì vậy Palmgren đã thực hiện các thử nghiệm với nhiều sự kết hợp khác nhau của các bộ phận vòng bi. Phải mất gần sáu tháng để có được một thiết kế ổ trục mới. Trọng tâm công việc của ông là niềm tin rằng SKF nên tạo ra một sản phẩm không chỉ là giải pháp tốt mà còn mang lại giá trị kinh tế cho khách hàng. Vào tháng 6 năm 1919, Palmgren đã giới thiệu một loại vòng bi tự điều chỉnh hai dãy mà cuối cùng đã trở thành một trong những thành công lớn nhất về mặt kỹ thuật và thương mại của công ty. Bản thân ông đã trở thành một nhân vật quan trọng trong giới kỹ thuật, thực hiện nghiên cứu về đặc tính ổ trục liên quan đến khả năng chịu tải và tuổi thọ.

Bạc đạn tang trống được tối ưu hóa đặc biệt cho các ứng dụng tuabin gió.

Năm 1924, cùng với đồng nghiệp Gustaf Lundberg, ông đã công bố lý thuyết đầu tiên trên thế giới về tuổi thọ của ổ lăn. Điều này đã trở thành tiêu chuẩn cho toàn bộ ngành công nghiệp vòng bi và được sử dụng làm hướng dẫn cho các thiết kế trong tương lai. Năm 1930 Palmgren được trao huy chương vàng của Viện Khoa học Kỹ thuật Hoàng gia Thụy Điển cho công trình của mình.

Thiết kế cơ bản của vòng bi tang trống 2 dãy tự lựa

Vòng bi tang trống có hai dãy con lăn đối xứng, một đường lăn hình cầu chung ở vòng ngoài và hai đường lăn hình cầu ở vòng trong nghiêng một góc với trục vòng bi. Điểm trung tâm của quả cầu trong mương vòng ngoài nằm ở trục ổ trục.

Sự phát triển của ổ tang trống đã được hỗ trợ bởi sự phát triển sản phẩm khác và những cải tiến về chất lượng vật liệu. Chúng bao gồm các loại thép cao hơn và sự ra đời của các giải pháp vòng bi kín và khả năng bôi trơn tốt hơn. Vòng bi tang trống tiêu chuẩn được sản xuất với nhiều kích cỡ khác nhau, với đường kính lỗ khoan từ 20 mm đến 1.800 mm.

Vòng bi bạc đạn tang trống được sử dụng ở đâu?

Các cột mốc quan trọng

Năm 1951 SKF cho ra mắt ổ tang trống thiết kế C, kết hợp với vòng dẫn hướng nổi và vòng cách bằng thép ép. Thiết kế ổ trục trước đây dành cho kích thước ổ trục nhỏ hơn có vòng trong với mặt bích dẫn hướng ở giữa để dẫn hướng các con lăn. Mặt bích đã được chứng minh là có vấn đề đối với các ứng dụng có tải trọng kết hợp, dẫn đến ma sát cao và độ tin cậy không đủ. Vòng dẫn hướng nổi cho phép các con lăn tự định vị theo trục mà không gây thêm nội lực và ma sát.

Tiếp theo là thiết kế CC vào năm 1979, có con lăn tự dẫn hướng. Lần đầu tiên SKF có thể tối ưu hóa mối tương quan giữa con lăn và đường lăn bằng cách sử dụng phân tích có sự hỗ trợ của máy tính. Do đó, các con lăn có nhiều tự do hơn để tìm vị trí cân bằng của riêng chúng giữa các mương. Thiết kế mới này mang lại ma sát ổ trục thấp hơn, đặc biệt khi chịu được tải trọng kết hợp.

Năm 1989, SKF đã đáp ứng nhu cầu của ngành về tăng khả năng chịu tải cho máy móc hiệu suất cao hơn bằng cách giới thiệu thiết kế E. Điều này liên quan đến việc thiết kế lại hoàn toàn thiết kế CC để có lồng thép ép nhẹ, công nghệ cao và có độ chính xác cao. Những lồng này cung cấp không gian cho nhiều con lăn lớn hơn đáng kể trong khi vẫn cung cấp tính năng tự căn chỉnh giúp tăng ma sát thấp. Sáu năm sau, một loạt vòng bi tang trống tiêu chuẩn được ra mắt.

Con lăn cao Las Vegas. Lắp ráp bố trí ổ trục. Lắp vòng dẫn động để điều chỉnh vòng bi cuối cùng.

Vòng bi SKF Explorer làm thay đổi cuộc chơi

Sự ra mắt của SKF Explorer vào năm 1999 đã tạo ra một lớp hiệu suất mới cho vòng bi tang trống cho phép mật độ năng lượng được tăng lên đáng kể. Tác động của những vòng bi này đến mức hiệu suất của chúng không còn có thể dự đoán được bằng cách tính toán tuổi thọ vòng bi tiêu chuẩn. SKF Explorer là kết quả của một số phát triển, bao gồm các chương trình tính toán máy tính ngày càng phức tạp để tối ưu hóa mọi bộ phận ổ trục, cải tiến quy trình sản xuất cũng như xử lý nhiệt và thép chịu lực tốt hơn. Trong quá trình vận hành, khách hàng có thể được hưởng lợi từ khả năng chịu tải cao hơn, tuổi thọ dài hơn và độ tin cậy tăng lên cũng như khả năng tăng tốc độ trục, giảm tiêu thụ điện năng, cải thiện độ chính xác khi vận hành và đạt được độ ồn và độ rung thấp hơn cũng như tuổi thọ dầu bôi trơn dài hơn.

Ngoài thiết kế ổ trục, SKF còn nhấn mạnh tầm quan trọng của việc sử dụng các vòng đệm kín thích hợp nhất cho các môi trường khắc nghiệt. Do đó, SKF cung cấp vòng bi tang trống kín, được bôi trơn tại nhà máy bằng loại mỡ có công thức đặc biệt. Phớt tiếp xúc có thể giảm hoặc loại bỏ các yêu cầu tái bôi trơn và giảm chi phí bảo trì. Việc lắp đặt và lắp ráp dễ dàng hơn với các giải pháp kín. Trong một số ứng dụng, việc chuyển sang thiết kế kín có thể tăng tuổi thọ vòng bi lên tới bốn lần.

KÍCH THƯỚC KHÔNG QUAN TRỌNG

Với chiều cao 168 mét, Las Vegas High Roller là vòng quay quan sát lớn nhất thế giới khi nó được hoàn thành vào năm 2015. Vòng quay có sức chứa 28 cabin và sức chứa tối đa 40 người trong mỗi cabin, quay trên hai vòng bi lăn hình cầu được thiết kế riêng . Vòng bi có đường kính lỗ khoan 1.600 mm và đường kính ngoài 2.300 mm và nặng 8,8 tấn mỗi vòng. Mỗi vòng bi tang trống có 30 con lăn trên mỗi hàng.

Trong một ứng dụng rất khác, SKF ở Gothenburg đã chế tạo một trong những vòng bi tang trống lớn nhất cho ngành khai thác mỏ. Nó được sản xuất vào năm 2017 và nặng 7,8 tấn (mỗi con lăn nặng 42 kg). Nó có đường kính lỗ khoan là 1.250 mm. Vòng bi được trang bị SKF SensorMount, một hệ thống độc đáo dùng để đo độ khít thực tế của vòng bi trên trục. Nó giúp tránh nguy cơ lắp không đúng cách, một vấn đề lớn đối với vòng bi kích thước lớn.

Năm 2017 SKF đã sản xuất một trong những vòng bi tang trống lớn nhất cho ngành khai thác mỏ.

Tốc độ phát triển tiếp tục cho phép sử dụng vòng bi tang trống trong điều kiện ngày càng khắc nghiệt, với mức độ ô nhiễm cao hơn hoặc khả năng bôi trơn kém. Ví dụ, vào năm 2011, phương pháp xử lý nhiệt mới được cấp bằng sáng chế cho thép vòng bi đã dẫn đến việc nâng cấp vòng bi SKF Explorer cho các ứng dụng có yêu cầu khắt khe. Tuổi thọ sử dụng sau đó sẽ tăng lên gấp đôi trong điều kiện bị ô nhiễm hoặc bôi trơn kém. Vào năm 2015, những cải tiến hơn nữa về công nghệ phốt đã mang lại lợi ích cho vòng bi tang trống, hiện có khả năng chạy với công suất tốc độ gấp đôi trước đó và giảm ma sát phốt.

Thiết kế mới nhất

Giống như tất cả các sản phẩm của SKF, vòng bi tang trống đã trải qua quá trình phát triển liên tục, gần đây nhất là vào năm 2018 với việc ra mắt vòng bi tang trống SKF Explorer mới dành cho các ứng dụng tốc độ cao nhắm vào lĩnh vực hộp số công nghiệp. Tương lai của ổ tang trống đồng nghĩa với việc liên tục nâng cao các giới hạn về hiệu suất.

Theo SKF

Tham khảo thêm:

• Vòng bi tang trống lớn sử dụng phớt làm kín - Yếu tố thay đổi cuộc chơi

• SKF cung cấp vòng bi đường kính 2,5 mét cho mỏ khoáng sản ở Mỹ Latinh

• Tiêu chuẩn bao bì mới cho vòng bi tang trống cỡ lớn

• Vòng bi tang trống SKF nặng 8 tấn cho lĩnh vực khai thác Mỏ

• Tìm hiểu về vòng bi tang trống SKF thế hệ Explorer