Thuộc chuyên trang Thiết kế & chế tạo máy của cokhi.net. Chọn SAI kiểu lắp ghép giữa ổ lăn với trục và gối đỡ (housing) là nguyên nhân phổ biến gây hỏng ổ sớm — dù bản thân ổ lăn được chọn đúng theo tải trọng và tuổi thọ (xem tuổi thọ vòng bi L10). Bài này trình bày quy tắc chọn kiểu lắp, không lặp lại bảng dung sai tổng ISO 286 đã có ở dung sai lắp ghép trục — lỗ.
Ổ lăn chỉ đỡ trục chứ không truyền mô-men; việc truyền mô-men sang bánh răng hay puly nằm ở đoạn trục khác, do then truyền mô-men đảm nhận với hệ dung sai hoàn toàn riêng.
Nguyên tắc cốt lõi: vòng nào QUAY so với hướng tải → lắp CHẶT
Đây là quy tắc chọn kiểu lắp quan trọng nhất, áp dụng cho mọi ổ lăn: vòng ổ chịu tải quay tương đối so với phương tải (rotating load) cần lắp CHẶT (interference fit) với chi tiết mang nó (trục hoặc gối đỡ); vòng còn lại (tải cố định, stationary load) chỉ cần lắp LỎNG vừa phải.
Ví dụ 2 trường hợp phổ biến nhất:
- Trục quay, tải hướng cố định (ví dụ motor điện thông thường): vòng TRONG quay theo trục → vòng trong lắp CHẶT với trục; vòng NGOÀI đứng yên trong gối → vòng ngoài lắp LỎNG với gối.
- Vỏ/bánh xe quay quanh trục cố định (ví dụ bánh xe, may-ơ): ngược lại — vòng NGOÀI quay theo vỏ → lắp CHẶT với gối; vòng TRONG đứng yên trên trục cố định → lắp LỎNG.
Vì sao lắp sai gây hỏng ổ
- Vòng chịu tải quay nhưng lắp LỎNG: xảy ra hiện tượng trườn (creep) — vòng ổ bị xoay tương đối rất chậm so với chi tiết mang nó dưới tác dụng tải, gây mài mòn bề mặt lắp ghép (bề mặt trục/lỗ gối bị "đánh bóng" hoặc rỗ), sinh nhiệt, và mất chính xác định vị theo thời gian.
- Lắp quá CHẶT cả 2 vòng: làm mất khe hở nội bộ (internal clearance) của ổ — ổ bị "kẹp" quá mức dẫn tới tăng ma sát, sinh nhiệt quá mức khi vận hành, giảm tuổi thọ mỏi dù không có dấu hiệu trườn.
Bảng khuyến nghị cấp dung sai theo tải (tham khảo)
Nguồn: New Hampshire Ball Bearings (NHBB) — bảng khuyến nghị dựa trên tiêu chuẩn ISO chung, đối chiếu khái niệm với NTN Americas (cùng nguyên tắc "vòng quay lắp chặt, vòng tĩnh lắp lỏng", ký hiệu cấp cụ thể theo catalog riêng từng hãng có thể khác biệt nhẹ — luôn tra đúng catalog nhà sản xuất ổ đang dùng để lấy ký hiệu chính xác).
Trục (vòng trong quay theo tải hướng tâm):
| Mức tải | Cỡ nhỏ | Cỡ lớn |
|---|---|---|
| Nhẹ | h5–j6 | j5–k5 |
| Vừa | j5–k5 | k5–r6 |
| Nặng | k5–m5 | m5–r7 |
Gối đỡ (vòng ngoài đứng yên, tải hướng tâm):
| Điều kiện | Cấp dung sai lỗ |
|---|---|
| Nhẹ/vừa/nặng, có thể tháo lắp dễ | G7 |
| Cố định, không cần điều chỉnh vị trí | H6–H7 |
| Có sốc, tải không xác định hướng | J6 đến K6–M6 |
| Vòng ngoài quay (ví dụ may-ơ bánh xe) | N6 (nhẹ/vừa) đến P6 (nặng) |
Với vòng trong đứng yên (trục cố định): dùng g6 (nếu cần dễ tháo lắp/điều chỉnh) hoặc h6 (nếu không cần di chuyển).
Ảnh hưởng khe hở nội bộ khi lắp chặt
Lắp chặt (interference fit) làm GIÃN NỞ nhẹ vòng ổ, khiến khe hở nội bộ (internal clearance) giữa các viên bi/con lăn và rãnh lăn bị THU HẸP so với khe hở đo được khi ổ chưa lắp. Khi mức lắp chặt lớn (tải nặng) hoặc chênh lệch nhiệt độ vận hành cao, cần chọn ổ có cấp khe hở nội bộ LỚN HƠN tiêu chuẩn (ký hiệu C3, C4...) ngay từ khâu chọn ổ theo tải/tuổi thọ để bù trừ — xem thêm tại bài tuổi thọ vòng bi L10 về cách chọn ổ theo tải.
Bố trí cặp ổ chịu lực dọc trục
Bài này chỉ nói về dung sai LẮP ổ lên trục/gối — nếu cần bố trí CẶP ổ tiếp xúc góc/ổ côn để chịu lực dọc trục và tạo dự tải, xem ổ đỡ chặn: bố trí cặp O/X.
Sai lầm thường gặp
- Lắp chặt CẢ HAI vòng: mất khả năng bù giãn nở nhiệt dọc trục (1 vòng cần được phép trượt nhẹ để bù giãn nở khi nhiệt độ thay đổi) — gây kẹt ổ khi máy nóng lên trong vận hành.
- Lỗ gối đỡ bị méo/không tròn: dù chọn đúng cấp dung sai danh nghĩa, gối đỡ gia công không tròn đều hoặc biến dạng khi siết bu lông lắp gối làm sai lệch fit thực tế — ảnh hưởng tương tự lắp sai cấp dung sai.
Kỹ thuật lắp ráp thực hành (ép nguội, gia nhiệt vòng ổ trước khi lắp để tránh xước bề mặt lắp ghép khi lắp chặt) thuộc phạm vi quy trình bảo trì/lắp đặt — xem thêm tại chuyên trang Vận hành & bảo trì.
FAQ
Nguyên tắc cốt lõi khi chọn kiểu lắp ổ lăn là gì? Vòng ổ chịu tải quay tương đối so với phương tải cần lắp CHẶT với chi tiết mang nó; vòng còn lại (tải cố định) chỉ cần lắp LỎNG vừa phải — ví dụ trục quay thì vòng trong lắp chặt, vòng ngoài lắp lỏng.
Trườn (creep) là gì và tại sao gây hỏng ổ? Là hiện tượng vòng ổ chịu tải quay bị xoay tương đối rất chậm so với chi tiết mang nó khi lắp LỎNG hơn mức cần thiết — gây mài mòn bề mặt lắp ghép, sinh nhiệt và mất chính xác định vị theo thời gian.
Vì sao không nên lắp chặt cả hai vòng ổ? Vì làm mất khả năng bù giãn nở nhiệt dọc trục — cần ít nhất 1 vòng được phép trượt nhẹ để bù giãn nở khi nhiệt độ thay đổi, lắp chặt cả hai gây kẹt ổ khi máy nóng lên trong vận hành.
Lắp chặt ảnh hưởng thế nào tới khe hở nội bộ của ổ? Lắp chặt làm giãn nở nhẹ vòng ổ, khiến khe hở nội bộ giữa viên bi/con lăn và rãnh lăn bị thu hẹp so với khi chưa lắp — mức lắp chặt lớn hoặc chênh nhiệt độ cao cần chọn ổ có cấp khe hở nội bộ lớn hơn tiêu chuẩn (C3, C4...) để bù trừ.
Thuật ngữ
- Trườn (creep): hiện tượng vòng ổ xoay tương đối rất chậm so với bề mặt lắp ghép khi lắp lỏng hơn mức cần thiết cho vòng đang chịu tải quay — gây mài mòn bề mặt lắp theo thời gian.
- Khe hở nội bộ (internal clearance): khoảng hở giữa viên bi/con lăn và rãnh lăn trong ổ khi chưa lắp — bị thu hẹp khi lắp chặt, cần chọn cấp khe hở phù hợp (C3, C4...) khi mức lắp chặt lớn.
Tài liệu tham khảo
- New Hampshire Ball Bearings, Shaft and Housing Fits: https://www.nhbb.com/knowledge-center/engineering-reference/ball-roller-bearings/shaft-housing-fits
- NTN Americas, Bearings With Shaft & Housing Fits: https://ntnamericas.com/technical-resources/shaft-housing-fits/
Xem thêm
- Thuật ngữ: Dung sai Chọn kiểu lắp ổ dựa trên dung sai lắp ghép trục – lỗ; kích thước ngõng trục lắp ổ được tính khi thiết kế trục. Khái niệm nền xem thêm ở thuật ngữ vòng bi.
Xem thêm
Cách chọn dầu/mỡ bôi trơn cho ổ theo điều kiện tốc độ-tải-nhiệt độ xem ở bôi trơn ổ và màng dầu: nguyên lý thủy động, độ nhớt, chọn dầu/mỡ. Nguyên lý truyền lực bằng áp suất tiếp xúc từ độ dôi (khác dung sai lắp ổ lăn ở đây, dùng cho mối ghép trục-moay ơ chịu mô-men) xem ở mối ghép độ dôi (ép căng): áp suất tiếp xúc, mô-men truyền.
Xem thêm: Nguyên lý bản lề →
Xem thêm trong chủ đề này: chỉ số lò xo C và hệ số Wahl → · công thức tính ứng suất cắt trong dây lò xo → · độ bền mỏi lò xo → · tần số dao động riêng và hiện tượng surge ở lò xo → · thiết kế trục → · then và mối ghép then → · bạc lót: phân loại và vật liệu (đồng, babbitt, nhựa kỹ thuật) → · dung sai lắp ghép trục — bạc lót → · vật liệu và nhiệt luyện trục → · chọn mối ghép → · nguyên lý mối ghép rivet (đinh tán) → · cấp bền bu lông theo TCVN 1916 → · lò xo cơ khí → · tốc độ tới hạn của trục & rung động do mất cân bằng → · cân bằng động và tĩnh →
Định vị dọc trục cho ổ thường ghép một vai trục ở phía này với một vai chặn tháo được ở phía kia — cơ chế của vai chặn tháo được trình bày ở bài phe cài (vòng chặn).