Giới thiệu về mối quan hệ giữa góc tiếp xúc của ổ bi tiếp xúc góc một dãy và tải trọng dọc trục mà nó chịu

Vòng bi tiếp xúc góc đơn hàng là ổ trục có cấu trúc phức tạp và hiệu suất tốt. Nó được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị cơ khí tốc độ cao, độ chính xác cao và tải trọng cao. Một trong những đặc điểm của nó là góc tiếp xúc của ổ trục, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của ổ trục, đặc biệt là khả năng chịu tải dọc trục. Góc tiếp xúc là góc giữa đường điểm tiếp xúc giữa mương vòng trong và vòng ngoài của ổ trục với quả cầu thép và mặt phẳng hướng tâm của ổ trục. Trong vòng bi tiếp xúc góc một dãy, góc này thường nằm trong khoảng từ 15° đến 40°. Kích thước của góc tiếp xúc quyết định khả năng chịu tải trọng dọc trục của ổ trục, đồng thời cũng ảnh hưởng đến độ cứng và độ ổn định khi vận hành của ổ trục.

1. Góc tiếp xúc càng lớn thì khả năng chịu tải dọc trục của ổ trục càng mạnh. Điều này là do khi góc tiếp xúc tăng lên, diện tích tiếp xúc giữa bi thép và mương tăng lên, có thể phân tán tải trọng lớn hơn lên bi thép và mương. Sau đây là phân tích mối quan hệ giữa các góc tiếp xúc khác nhau và khả năng chịu tải dọc trục.
Góc tiếp xúc 15°: Vòng bi tiếp xúc góc một dãy có góc tiếp xúc 15° chủ yếu được sử dụng trong các tình huống yêu cầu vận hành tốc độ cao và tải trọng trục nhỏ. Góc tiếp xúc nhỏ hơn cho phép vòng bi duy trì ma sát thấp hơn và tăng nhiệt độ ở tốc độ cao, khiến chúng phù hợp với các ứng dụng tốc độ cao như trục quay máy công cụ và động cơ tốc độ cao. Tuy nhiên, do góc tiếp xúc nhỏ nên ổ trục chỉ chịu được tải trọng dọc trục nhỏ hơn. Nếu tải trọng dọc trục quá lớn, bề mặt tiếp xúc giữa bi và mương có thể bị mài mòn quá mức, làm giảm tuổi thọ của ổ trục.
Góc tiếp xúc 25°: Vòng bi có góc tiếp xúc 25° là lựa chọn phương tiện phổ biến có thể chịu được tải trọng trục nhất định và hoạt động ở tốc độ cao hơn. Nó có thể xử lý tải trọng trục cao hơn tốt hơn so với vòng bi có góc tiếp xúc 15°, đồng thời duy trì độ ổn định khi vận hành tốt hơn. Đối với một số ứng dụng yêu cầu sự cân bằng giữa tải trọng dọc trục và vận hành tốc độ cao, chẳng hạn như hệ thống truyền động ô tô hoặc thiết bị công nghiệp nói chung, vòng bi có góc tiếp xúc 25° là lựa chọn phù hợp.
Góc tiếp xúc 40°: Vòng bi tiếp xúc góc một dãy có góc tiếp xúc 40° có thể chịu được tải trọng trục lớn hơn và phù hợp cho những trường hợp yêu cầu khả năng chịu tải trục cao hơn. Ví dụ, vòng bi có góc tiếp xúc 40° thường được sử dụng trong máy móc và thiết bị hạng nặng, tua-bin gió và máy công cụ tải trọng cao. Loại ổ trục này có đặc điểm là có độ cứng cao hơn và khả năng chống biến dạng mạnh hơn, tuy nhiên do góc tiếp xúc lớn nên hệ số ma sát cũng tăng tương ứng khi chạy ở tốc độ cao, có thể dẫn đến nhiệt độ tăng nhanh hơn, ảnh hưởng đến hiệu quả. Do đó, vòng bi có góc tiếp xúc 40° thường được sử dụng trong môi trường làm việc có tốc độ thấp hơn nhưng cần chịu được tải trọng trục lớn hơn.

2. Khi chịu tải trọng hướng tâm, góc tiếp xúc cũng đóng một vai trò quan trọng. Góc tiếp xúc nhỏ hơn có lợi cho việc chịu tải trọng hướng tâm cao hơn vì nó cho phép lực hướng tâm được truyền trực tiếp hơn đến các vòng trong và ngoài của ổ trục. Tuy nhiên, góc tiếp xúc càng lớn thì khả năng chịu tải trọng hướng tâm của ổ trục càng nhỏ vì lực phân bổ dọc theo hướng trục càng lớn. Khi lựa chọn vòng bi, các kỹ sư phải tìm sự cân bằng phù hợp giữa góc tiếp xúc với tải trọng hướng tâm và hướng trục.

3. Việc lựa chọn góc tiếp xúc của ổ trục phụ thuộc chủ yếu vào điều kiện tải và yêu cầu tốc độ trong tình huống ứng dụng. Nếu thiết bị cần làm việc ở tốc độ cao và chủ yếu chịu tải trọng hướng tâm thì nên chọn ổ trục có góc tiếp xúc nhỏ hơn, trong khi trong những trường hợp ứng dụng có tải trọng trục lớn và tốc độ tương đối thấp, ổ trục có góc tiếp xúc lớn hơn sẽ có nhiều ưu điểm hơn. Ví dụ, trong bộ phận trục bánh xe của ô tô, ổ trục cần chịu tải trọng dọc trục và tải trọng hướng tâm từ trọng lực của xe và tác động của đường, do đó ổ trục có góc tiếp xúc 40° thường được chọn. Trên trục chính của máy công cụ chính xác, do yêu cầu vận hành tốc độ cao và gia công chính xác nên thường sử dụng ổ trục có góc tiếp xúc 15° hoặc 25°.