Vòng bi (Bạc đạn) là gì?

Ngày nay, vòng bi công nghiệp được sử dụng rộng rãi trong rất nhiều các loại máy móc của nhiều ngành nghề khác nhau như: phương tiện giao thông, máy móc công nghiệp, máy móc nông nghiệp, thiết bị khoa học… Vậy vòng bi công nghiệp là gì? Vòng bi được ra đời như thế nào? Thành phần cấu tạo và chức năng của nó là dùng để làm gì? Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu những kiến thức cơ bản về nó.

Vòng bi công nghiệp là gì?

Vòng bi công nghiệp hay còn gọi là bạc đạn – là tên gọi của các loại ổ lăn, để phân biệt với “bạc dầu” (là loại ổ trượt). Vòng bi là chi tiết truyền động cơ khí quan trọng và phổ biến được tiêu chuẩn hóa ở phạm vi toàn cầu. Nhiệm vụ của vòng bi là đảm bảo cho sự di chuyển cũng như chuyển động quay trong các máy móc động cơ được dể dàng hơn nhờ vào việc giảm lực cản ma sát ảnh hưởng đến chuyển động. Nói một cách đơn giản thì vòng bi là thành phần giúp máy móc thiết bị có thể hoạt động quay, di chuyển ở tốc độ cao với trọng lượng lớn một cách dễ dàng và hiệu quả. Vì thế bạn cần chọn lựa những loại vòng bi công nghiệp chất lượng để đảm bảo tối đa hoạt động của máy móc thiết bị.

Lịch sử ra đời vòng bi công nghiệp

Từ thời xa xưa, con người thường chỉ dùng lực để đẩy hoặc kéo một vật nặng trên một đoạn đường dài trong cuộc sống sinh tồn của mình. Dần dần, con người đã khám phá ra một hình thức bôi trơn khá đơn giản là dùng bùn và nước để giảm bớt sức kéo của mình.

Ở thời Ai Cập cổ đại, con người đã biết đến nguyên tắc của vòng bi. Họ đã phát minh ra bánh xe thay vì chuyển động trượt giúp tiết kiệm sức kéo hơn nhờ vào chuyển động lăn tròn của bánh xe. Chúng đã được sử dụng trong việc xây dựng các kim tự tháp ở Ai Cập.

Đến thời Phục Hưng, thiên tài nổi tiếng Leonardo da Vinci đã đưa ra  ý tưởng cho một cấu trúc tương tự như vòng bi. Và nền văn minh dựa trên máy móc đã được sinh ra trong cuộc cách mạng công nghiệp của thế kỷ 18 đã dẫn đến sự phát triển của vòng bi công nghiệp hiện đại.

Máy móc đầu tiên sử dụng ổ trượt bằng gỗ thấm dầu và trục quay bằng thép. Tuy nhiên ổ trượt bằng gỗ thấm dầu thì có nhược điểm là vòng bi nhanh bị mài mòn. Vậy nên vào những năm sau đó, khi mà ngành công nghiệp sản xuất và ngành kim loại phát triển, chất liệu làm vòng bi được thay bằng kim loại, nhờ đó tuổi thọ vòng bi được tăng lên đáng kể.

Sven Gustaf Wingqvist (1876-1953)

Năm 1907, kỹ sư của một nhà máy dệt lớn của Thụy Điển là Sven Winquist (1876-1953) đã thiết kế ra vòng bi (bạc đạn) cầu tựa lựa 2 dãy. Những năm sau này, ông tiếp tục cải tiến và phát triển sản phẩm vòng bi của mình vì nhận thấy tầm quan trọng của vòng bi trong ngành công nghiệp và sản xuất lúc bấy giờ.

Các thiết kế của Sven Winquist sau này đã được cải tiến khác đáng kể so với các thiết kế trước đó ở tính tự lựa “self-aligning”. Các rãnh cho mỗi hàng bi cầu chỉ có trong vòng trong của vòng bi (bạc đạn) còn vòng ngoài chỉ có một rãnh hình cầu thông thường cho cả hai hàng bi. Có thể nói, sản phẩm của Sven Winquist là tiền đề phát triển cho ngành công nghiệp vòng bi sau này. Ngày nay sản phẩm vòng bi này mang thương hiệu vòng bi SKF – chính là hãng sản xuất vòng bi công nghiệp hàng đầu trên thế giới.

Các thành phần cấu tạo của vòng bi công nghiệp

Cấu tạo một vòng bi công nghiệp thường có 5 thành phần chính, đó là: vòng ngoài, vòng trong, con lăn, vòng cách và phớt.

– Vòng ngoài và vòng trong: vòng ngoài được lắp cố định với vỏ máy, vòng trong được lắp cố định với trục máy. Mặt phía bên trong vòng có rãnh hình cầu hay hình trụ côn… tùy vào loại bi sử dụng.

– Con lăn: Có nhiều dạng của con lăn, ứng với mỗi dạng này sẽ có cách gọi vòng bi khác nhau, như là: Con lăn cầu (vòng bi cầu), con lăn trụ (vòng bi trụ), con lăn tang trống (vòng bi tang trống), con lăn hình côn (vòng bi côn) hay con lăn hình kim (vòng bi kim)…

– Vòng cách: dùng để định vị viên bi tại những khoảng cách cố định giữa cách rãnh bi. Thường có 3 loại là vòng cách bằng thép, bằng đồng và bằng nhựa. Mỗi loại vòng cách có những ưu nhược điểm khác nhau, tùy vào ứng dụng cụ thể người dùng sẽ chọn loại vòng cách phù hợp.

– Phớt: Có nhiều loại vòng bi được trang bị thêm phớt (bi cầu, tang trống, kim…) với mục đích giữ mỡ và chắn bụi. Tùy từng ứng dụng mà phớt được làm bằng sắt hoặc nhựa.

Chức năng chính của vòng bi công nghiệp

Vòng bi công nghiệp là chi tiết máy rất quan trọng nhờ vào những đặc điểm ưu việt của nó. Vậy nên vòng bi gần như được coi như trái tim của thiết bị máy móc. Vòng bi có 4 chức năng chính như sau:

• Chịu lực, chịu tải: chỉ với một chiếc vòng bi nhỏ có thể chống đỡ và chịu tác dụng về lực theo nhiều hướng khác nhau tùy theo cấu tạo của chúng cho từng môi trường làm việc chuyên biệt.

• Giảm ma sát giữa các bộ phận chuyển động xoay: lực ma sát gián tiếp hay tác động trực tiếp làm suy giảm nguồn lực ban đầu của máy, do vậy hiệu suất lao động giảm. Nhờ có vòng bi sẽ giúp thiết bị giảm lực ma sát rất lớn khiến cho nguồn lực, tốc độ máy nhanh hơn.
• Hỗ trợ xoay cho các bộ phận của máy cũng tức là truyền chuyển động: mang lại cho máy sự hoạt động liên tiếp, ổn định của chi tiết máy cũng như sự phụ thuộc trong chuỗi quy trình làm việc của máy.
• Định vị trục, định vị chi tiết quay: giúp máy hay các chi tiết không bị rời xa vị trí kho hoạt động, qua đó nâng cao hiệu suất làm việc, giảm thiểu chi phí sửa chữa cho doanh nghiệp.

Như vậy có thể thấy vòng bi công nghiệp giúp tăng cường các chức năng của máy móc thiết bị và giúp tiết kiệm năng lượng. Vòng bi làm công việc của một trợ thủ âm thầm, trong môi trường khắc nghiệt, ẩn trong máy móc mà chúng ta không thể nhìn thấy chúng. Nhưng chúng chính là chi tiết máy quan trọng cho sự vận hành ổn định của máy móc thiết bị và đảm bảo hiệu suất cao nhất của nó.

Một số thương hiệu vòng bi công nghiệp tốt nhất hiện nay: vòng bi SKF, vòng bi FAG, vòng bi INA, vòng bi KG, vòng bi KOYO, vòng bi NACHI, vòng bi NSK, vòng bi NTN, vòng bi ESG, vòng bi TIMKEN.