Khe hở vòng bi là tổng khoảng dịch chuyển tự do giữa vòng trong và vòng ngoài của ổ lăn theo một phương xác định, khi giữ cố định một vòng và dịch chuyển vòng còn lại đến hai vị trí giới hạn. Theo SKF, khe hở trong ổ lăn được phân biệt thành hai loại chính: khe hở hướng kính và khe hở dọc trục.
Hai đại lượng này không thể quy đổi bằng một hệ số chung cho mọi loại vòng bi. Quan hệ giữa chúng phụ thuộc vào kết cấu ổ, hình học rãnh lăn và góc tiếp xúc. Vì vậy, cần tra thông số tương ứng với từng loại và mã vòng bi theo tài liệu kỹ thuật của NSK.
Cần phân biệt khe hở bên trong vòng bi với độ lỏng giữa vòng bi và trục hoặc vỏ gối. Khe hở ban đầu được xác định trước khi lắp; sau lắp và khi vận hành, lắp ghép có độ dôi cùng chênh lệch nhiệt độ có thể làm thay đổi khe hở thực tế. Vì vậy, không nên dùng trực tiếp giá trị khe hở ban đầu để kết luận về khe hở làm việc.
Các cấp khe hở vòng bi C1, C2, CN, C3, C4, C5 biểu thị độ lớn khe hở hướng kính bên trong vòng bi trước khi lắp đặt, tăng dần theo thứ tự C1 < C2 < CN < C3 < C4 < C5.
Theo SKF, mỗi cấp có phạm vi khe hở riêng, phụ thuộc đường kính lỗ và loại vòng bi.
| Cấp | Ý nghĩa | Điều kiện lựa chọn tham khảo |
|---|---|---|
| C1 | Nhỏ hơn C2 | Yêu cầu khe hở đặc biệt nhỏ |
| C2 | Nhỏ hơn CN | Điều kiện cần khe hở nhỏ |
| CN | Khe hở tiêu chuẩn | Điều kiện lắp ghép, nhiệt độ thông thường |
| C3 | Lớn hơn CN | Lắp ép hoặc chênh lệch nhiệt độ làm giảm khe hở |
| C4 | Lớn hơn C3 | Mức giảm khe hở lớn, cần tính toán |
| C5 | Lớn hơn C4 | Điều kiện đặc biệt, theo thiết kế thiết bị |
Ví dụ, vòng bi cầu rãnh sâu 6205 có đường kính lỗ 25 mm. Theo bảng SKF được cung cấp, cấp CN có khe hở 5–20 µm, còn 6205/C3 có khe hở 13–28 µm.
Lưu ý: C3 không mặc nhiên tốt hơn CN. Các khoảng khe hở có thể chồng lấn và khe hở sau lắp khác khe hở ban đầu.
Khi thay vòng bi cho nhà máy, cần đối chiếu mã gốc, cấp khe hở, kiểu lắp ghép và nhiệt độ vận hành trước khi chọn cấp thay thế.
Khe hở vòng bi thường giảm sau khi lắp đặt và tiếp tục giảm khi vận hành nếu vòng trong nóng hơn vòng ngoài. Tuy nhiên, mức thay đổi còn phụ thuộc vào độ dôi lắp ghép, vật liệu trục, vỏ gối và chênh lệch nhiệt độ.
Theo tài liệu kỹ thuật của NTN, cần phân biệt ba trạng thái: khe hở ban đầu khi vòng bi chưa lắp, khe hở sau lắp khi đã cố định trên trục và trong vỏ gối, và khe hở vận hành khi đạt trạng thái nhiệt ổn định.
Quan hệ giữa các trạng thái được biểu diễn bằng công thức:
Trong đó, Δe là khe hở vận hành, Δ0 là khe hở ban đầu, δf là mức giảm do lắp ghép và δt là mức giảm do chênh lệch nhiệt độ.
Khi lắp dôi, vòng trong giãn ra hoặc vòng ngoài co lại, làm giảm khe hở hướng tâm. Trong điều kiện vòng trong nóng hơn vòng ngoài, giãn nở nhiệt tiếp tục làm khe hở giảm.
Ngược lại, nếu vòng ngoài nóng hơn hoặc vỏ gối giãn nở mạnh, khe hở có thể tăng.
Vì vậy, khi chọn nhóm khe hở CN, C3 hoặc C4, kỹ thuật viên cần tính đến khe hở còn lại trong điều kiện vận hành, thay vì chỉ dựa vào thông số ban đầu.
Để lựa chọn khe hở vòng bi phù hợp, cần xác định khe hở làm việc mục tiêu sau khi lắp ghép và chịu tác động nhiệt, thay vì chỉ dựa vào tốc độ quay, tải trọng hoặc loại máy. Theo SKF và Schaeffler, lắp ghép có độ dôi và chênh lệch nhiệt độ thường làm giảm khe hở ban đầu.
Quy trình lựa chọn gồm 6 bước:
Lưu ý: Không mặc định tốc độ cao phải dùng C3 hoặc tải nặng phải dùng C4. Cấp khe hở phù hợp là cấp duy trì được khe hở làm việc yêu cầu trong điều kiện vận hành thực tế.
Trước khi thay vòng bi sang cấp khe hở khác, cần kiểm tra mã sản phẩm, dung sai lắp ghép, điều kiện vận hành và yêu cầu của nhà chế tạo thiết bị (OEM). Chỉ thay thế khi khe hở làm việc dự kiến nằm trong giới hạn cho phép.
Các hạng mục cần kiểm tra gồm:
Không tự ý đổi cấp khe hở nếu thiếu dữ liệu kỹ thuật, sai lệch dung sai hoặc chưa được OEM hay kỹ sư có thẩm quyền xác nhận.
Việc chọn cấp khe hở chỉ phù hợp khi khe hở vận hành đáp ứng yêu cầu kỹ thuật sau khi tính đến ảnh hưởng của lắp ghép và nhiệt độ. Với thiết bị công nghiệp, không nên tự ý thay vòng bi CN bằng C3 hoặc C4 nếu chưa xác định điều kiện làm việc. Khi cần thay thế, hãy đối chiếu mã vòng bi hiện hữu với thông số lắp ghép và vận hành trước khi quyết định.
