Các loại vòng bi công nghiệp được phân loại chủ yếu theo hai tiêu chí: cấu tạo phần tử lăn (bi cầu hoặc con lăn) và hướng tải trọng (hướng tâm hoặc hướng trục). Ngoài ra, hình dạng rãnh lăn, số dãy và khả năng tự lựa giúp phân biệt từng thiết kế.
Theo cấu tạo phần tử lăn, vòng bi gồm các nhóm phổ biến:
Theo hướng tải trọng, vòng bi được chia thành:
Các nhóm phân loại không loại trừ lẫn nhau. Chẳng hạn, vòng bi cầu tiếp xúc góc vừa thuộc nhóm vòng bi cầu, vừa có khả năng chịu tải kết hợp.
Khi lựa chọn, cần đối chiếu hướng tải, độ lớn tải trọng và tốc độ quay với thông số kỹ thuật của từng mã vòng bi, thay vì chỉ dựa vào tên loại.
Các loại vòng bi có khả năng chịu tải khác nhau tùy theo hình dạng phần tử lăn, góc tiếp xúc và cấu hình lắp đặt. Vòng bi đũa thường ưu thế về tải hướng tâm, trong khi vòng bi tiếp xúc góc và vòng bi chặn phù hợp hơn với tải dọc trục.
| Loại vòng bi | Tải hướng tâm | Tải dọc trục | Đặc điểm chịu tải |
|---|---|---|---|
| Vòng bi cầu rãnh sâu | Tốt | Vừa, hai chiều | Chịu tải kết hợp, phù hợp nhiều ứng dụng thông dụng. |
| Vòng bi cầu tiếp xúc góc | Tốt | Cao, một chiều | Chịu tải kết hợp; lắp cặp đối hướng để chịu tải trục hai chiều. |
| Vòng bi đũa trụ | Rất cao | Hạn chế | Ưu tiên tải hướng tâm lớn; khả năng chịu tải trục phụ thuộc vành gờ. |
| Vòng bi côn | Cao | Cao, một chiều | Phù hợp tải kết hợp lớn; thường lắp cặp. |
| Vòng bi kim | Cao so với tiết diện | Không đáng kể | Phù hợp không gian lắp đặt hẹp. |
| Vòng bi tang trống tự lựa | Rất cao | Cao, hai chiều | Chịu tải nặng và bù sai lệch góc giữa trục với gối đỡ. |
| Vòng bi chặn | Không hoặc hạn chế | Rất cao | Chuyên chịu tải dọc trục; khả năng chịu tải hướng tâm tùy kết cấu. |
Theo tài liệu kỹ thuật của SKF và NSK, góc tiếp xúc lớn thường giúp tăng khả năng chịu tải dọc trục.
Bảng chỉ so sánh định tính, không thay thế thông số tải trọng của từng mã vòng bi. Khi lựa chọn cho máy móc công nghiệp, cần đối chiếu tải trọng động (C), tải trọng tĩnh (C₀), hướng tải, tốc độ và cấu hình lắp trong catalogue nhà sản xuất.
Vòng bi cầu rãnh sâu và vòng bi cầu tiếp xúc góc thường phù hợp với tốc độ quay cao; trong khi vòng bi côn, vòng bi tang trống và vòng bi chặn dạng con lăn thường được ưu tiên cho các ứng dụng tốc độ thấp hơn, có yêu cầu chịu tải đặc thù.
Sự khác biệt chủ yếu đến từ ma sát, chuyển động của phần tử lăn và khả năng tản nhiệt. Theo Schaeffler, vòng bi cầu rãnh sâu có mômen ma sát thấp, thích hợp vận hành ở tốc độ cao đến rất cao.
Xét theo đặc tính vận hành thông thường:
Tuy nhiên, không thể xác định tốc độ cho phép chỉ dựa vào loại vòng bi hoặc kích thước danh nghĩa. Theo SKF, cần phân biệt tốc độ tham chiếu (giới hạn xét theo điều kiện nhiệt) và tốc độ giới hạn (ràng buộc cơ khí). Khi chọn mã vòng bi, phải đối chiếu cả hai giá trị, đồng thời hiệu chỉnh theo tải trọng, vòng cách, khe hở, bôi trơn và khả năng tản nhiệt.
Các loại vòng bi công nghiệp khác nhau về hướng chịu tải, khả năng chịu tải kết hợp và tốc độ quay. Việc lựa chọn cần dựa trên điều kiện vận hành thay vì xếp hạng loại vòng bi nào tốt nhất.
| Loại vòng bi | Hướng chịu tải chính | Khả năng chịu tải kết hợp | Xu hướng tốc độ |
|---|---|---|---|
| Vòng bi rãnh sâu | Hướng tâm | Chịu tải dọc trục hai chiều ở mức nhất định | Cao |
| Vòng bi tiếp xúc góc | Hướng tâm và dọc trục | Tốt; một dãy chủ yếu chịu tải dọc trục một chiều | Cao đến rất cao |
| Vòng bi đũa trụ | Hướng tâm | Hạn chế; tùy thiết kế có gờ | Cao |
| Vòng bi đũa côn | Hướng tâm và dọc trục | Tốt; một dãy chịu tải dọc trục một chiều | Trung bình |
| Vòng bi tang trống tự lựa | Chủ yếu hướng tâm | Chịu được tải dọc trục hai chiều | Trung bình |
| Vòng bi kim | Hướng tâm | Rất hạn chế | Phụ thuộc thiết kế |
| Vòng bi chặn bi | Dọc trục | Không phù hợp tải hướng tâm | Thường thấp |
| Vòng bi chặn đũa | Dọc trục | Tùy loại; đa số hạn chế tải hướng tâm | Thường thấp |
Các mức tốc độ chỉ mang tính định hướng, không phải giới hạn vòng/phút áp dụng cho mọi mã vòng bi.
Khi chọn mã thay thế, cần đối chiếu tải động C, tải tĩnh C₀, tải tương đương, tuổi thọ yêu cầu và tốc độ cho phép trong catalogue. Phải phân biệt tốc độ tham chiếu với tốc độ giới hạn, đồng thời kiểm tra vòng cách, bôi trơn, nhiệt độ và cấu hình làm kín.
Các loại vòng bi công nghiệp được sử dụng phổ biến trong động cơ điện, quạt công nghiệp, hộp giảm tốc, máy CNC, máy nghiền, sàng rung và dây chuyền cán thép. Mỗi thiết bị cần loại vòng bi phù hợp với tải trọng, tốc độ và điều kiện vận hành.
Một số ứng dụng điển hình gồm:
Theo SKF, không thể chọn vòng bi chỉ dựa vào tên thiết bị; cần kiểm tra tải thực tế, tốc độ, bố trí trục và điều kiện lắp đặt.
Trước khi lựa chọn mã vòng bi công nghiệp, cần kiểm tra tám nhóm thông số: tải trọng, tốc độ, kích thước lắp ghép, tuổi thọ yêu cầu, nhiệt độ, bôi trơn, độ lệch trục và môi trường vận hành.
Theo hướng dẫn lựa chọn vòng bi của SKF và Schaeffler, các thông số cần xác minh gồm:
Lưu ý: Kích thước trùng khớp không đồng nghĩa hai mã vòng bi có thể thay thế cho nhau. Nếu thiếu dữ liệu tải trọng, lắp ghép hoặc điều kiện vận hành, cần xác minh bổ sung trước khi chốt mã. Với thiết bị quan trọng, phải đối chiếu tài liệu nhà sản xuất thiết bị (OEM) và thông số kỹ thuật vòng bi.
Khi lựa chọn vòng bi cho máy móc công nghiệp, cần ưu tiên loại có khả năng chịu tải và đặc tính vận hành phù hợp với vị trí lắp đặt. Việc một nhóm vòng bi chịu tải nặng hoặc chạy nhanh hơn về nguyên lý chưa đủ để quyết định thay thế. Trước khi đặt mua, hãy đối chiếu thông số catalog của mã vòng bi cụ thể với tải hướng kính, tải dọc trục, tốc độ, nhiệt độ và điều kiện bôi trơn thực tế.
