Ổ kim dùng con lăn mảnh và dài so với đường kính, nên tiết diện thấp, hợp chỗ chật theo hướng kính; loại không vòng trong lấy luôn mặt trục làm rãnh lăn, đòi trục tôi cứng và mài. Ổ đũa trụ dùng con lăn ngắn hơn, tiết diện dày hơn, loại có gờ chịu được lực dọc trục nhẹ.
Kết luận trên đúng khi so ổ kim hướng kính với ổ đũa trụ một dãy hướng kính, theo catalogue công khai của NTN và SKF. Ranh giới giữa "kim" và "đũa trụ" nằm ở tỉ lệ chiều dài trên đường kính con lăn, nhưng các nguồn hãng đã kiểm không đưa một con số phân ranh, nên bài chỉ so định tính ở chỗ đó. Ổ kim có vòng trong riêng thì không đặt yêu cầu độ cứng lên trục như loại không vòng trong.
Bảng đối chiếu ổ kim và ổ đũa trụ
| Tiêu chí | Ổ kim | Ổ đũa trụ một dãy |
|---|---|---|
| Con lăn | Trụ, mảnh và dài so với đường kính [1][2]; SKF làm biên dạng hơi vát dần về hai đầu con lăn để giảm ứng suất mép [2] | Trụ, được dẫn hướng bởi gờ trên vòng trong hoặc vòng ngoài [3] |
| Tiết diện và khả năng tải | Tiết diện thấp; khả năng tải và độ cứng lớn so với kích thước [1]; SKF: hợp chỗ không gian hướng kính hạn chế [2] | SKF: khả năng tải hướng kính cao và chạy được tốc độ cao [2] |
| Rãnh lăn phía trục | Loại không vòng trong dùng thẳng mặt trục hoặc lỗ vỏ làm rãnh lăn [1] | Có vòng trong riêng; vòng mang gờ cùng bộ con lăn tháo rời được khỏi vòng kia [2] |
| Yêu cầu khi mặt trục làm rãnh lăn, theo bảng khuyến nghị của NTN [1] | Độ cứng bề mặt HRC 58–64; cấp chính xác kích thước trục IT5 (IT4 khi cần độ chính xác quay cao); độ nhám Ra 0,2 µm với trục đến φ80, 0,3 µm với φ81–120, 0,4 µm trên φ120 | Trục là bề mặt lắp vòng trong, không làm rãnh lăn |
| Lệch trục | NTN: cho phép lệch thấp vì tỉ lệ dài trên đường kính con lăn lớn [1]; SKF: không có đến rất nhỏ [2] | SKF xếp ổ đũa trụ vào nhóm ổ cứng, chỉ chịu lệch rất nhỏ [2] |
| Lực dọc trục | Bảng đặc tính ổ kim của SKF ghi lực dọc trục tối đa: không [2] | Loại có gờ chịu được lực dọc trục nhẹ giữa đầu con lăn và gờ; loại không gờ ở một vòng cho vòng đó dịch tự do dọc trục [3] |
| Chuyển động lắc | NTN: hợp chuyển động lắc nhờ mô-men quán tính thấp [1] | Nguồn đã kiểm không nêu |
Nguồn [1]–[3] ghi ở khối "Nguồn và giới hạn", tra ngày 10/09/2026. Các số độ cứng, cấp chính xác và độ nhám là khuyến nghị của NTN cho mặt lăn là trục, không phải trị số tiêu chuẩn.
Vì sao con lăn càng dài càng nhạy với lệch trục?
Con lăn trụ tì lên rãnh theo một đường dài bằng chiều dài con lăn. Khi trục nghiêng một góc θ so với lỗ vỏ, hai đầu của đường tiếp xúc không còn cách rãnh như nhau: chênh lệch xấp xỉ L·tanθ, với L là chiều dài phần tiếp xúc. Cùng một góc nghiêng, con lăn dài gấp đôi thì chênh lệch giữa hai đầu cũng gấp đôi, và tải dồn về một đầu.
NTN ghi đúng hệ quả đó: ổ kim cho phép lệch thấp vì tỉ lệ chiều dài trên đường kính con lăn lớn [1]. SKF xử lý phần mép bằng cách làm biên dạng con lăn kim hơi vát dần về hai đầu, để tiếp xúc đường "có điều chỉnh" giảm ứng suất mép gây hại [2] — cách làm chỉ có ý nghĩa khi mép là chỗ dễ hỏng.
Ổ đũa trụ không thoát khỏi chuyện này: SKF xếp nó cùng ổ bi rãnh sâu vào nhóm ổ cứng, chỉ chịu lệch rất nhỏ [2]. Vì vậy mẹo đổi ổ đũa trụ sang ổ kim, hay ngược lại, để "chữa" lệch trục là đổi một ổ nhạy lệch lấy một ổ nhạy lệch khác. Chỗ có lệch trục thật cần ổ tự lựa — xem ổ bi tự lựa và ổ bi đỡ một dãy.
Ổ kim không vòng trong: trục trở thành một nửa của ổ
NTN ghi với ổ kim, đường kính ngoài của trục hoặc lỗ của vỏ, của bánh răng đôi khi được dùng trực tiếp làm rãnh lăn [1]. Khi đó bảng khuyến nghị của NTN đặt lên mặt trục các yêu cầu ở bảng trên, với mục đích giữ khe hở hướng kính sau lắp nằm trong dung sai cho phép và bảo đảm độ chính xác quay [1]. Độ cứng HRC 58–64 là để có đủ khả năng tải, bằng cách nhiệt luyện các loại thép NTN liệt kê, gồm thép ổ lăn crôm cacbon cao SUJ2 theo JIS G 4805 và các thép hợp kim như SCr420, SCM420 theo JIS G 4053 [1].
Với trục thấm cacbon, NTN định nghĩa chiều sâu lớp thấm hiệu dụng là chiều sâu từ bề mặt tới chỗ còn 550 HV theo JIS, và ước chiều sâu tối thiểu bằng công thức Eht min ≥ 0,8·Dw·(0,1 + 0,002·Dw), với Dw là đường kính con lăn tính bằng mm [1]. Công thức này là cách NTN ước sơ bộ; bài không mở rộng sang hãng khác.
Chỗ trục không tôi cứng và mài được, SKF chỉ thẳng cách thoát: dùng vòng trong có trong bảng sản phẩm [2]. Vùng tôi cục bộ trên trục xem ở vật liệu và nhiệt luyện trục; đo độ nhám mặt trục xem ở đo nhám tiếp xúc và quang học.
Ổ đũa trụ: gờ quyết định lực dọc trục và vai trò ổ tự do
NTN mô tả con lăn của ổ đũa trụ được dẫn hướng bởi gờ trên vòng trong hoặc vòng ngoài; hai vòng tách rời được nên cả hai đều lắp chặt được với trục và vỏ [3]. Vòng nào không có gờ thì dịch được tự do theo dọc trục, nên ổ đũa trụ hợp làm "ổ phía tự do" hấp thụ giãn nở của trục; vòng có gờ thì chịu được lực dọc trục nhẹ, truyền qua đầu con lăn tì vào gờ [3].
SKF gọi tên các kiểu: kiểu NU có hai gờ trên vòng ngoài và vòng trong không gờ, kiểu N ngược lại; trục được phép dịch dọc trục cả hai chiều trong giới hạn của bảng kích thước [2]. Kiểu NJ và NUP, hoặc NU và NJ lắp thêm vòng góc HJ, SKF ghi dùng được cho tải kết hợp khi thành phần dọc trục tương đối nhỏ [2]. Cấu tạo tháo rời còn giúp lắp và tháo khi tải buộc cả hai vòng phải lắp có độ dôi [2]. Chọn kiểu lắp theo vòng quay xem ở lắp ổ lăn lên trục và vào gối.
Hai mẹo sai về ổ kim
Mẹo sai 1: "Ổ kim không vòng trong cứ lắp thẳng lên trục thép thường là chạy." NTN đặt lên mặt trục làm rãnh lăn yêu cầu độ cứng HRC 58–64, cấp chính xác IT5 và độ nhám Ra theo đường kính [1]; SKF ghi chỗ không tôi cứng và mài được thì dùng vòng trong [2]. Trục thép chưa tôi làm rãnh lăn là để con lăn tì lên một bề mặt không được thiết kế để chịu ứng suất tiếp xúc đó.
Mẹo sai 2: "Con lăn kim nhỏ nên ổ kim chịu lệch trục tốt hơn ổ đũa." Ngược lại: NTN ghi ổ kim cho phép lệch thấp chính vì con lăn dài so với đường kính [1], và bảng đặc tính của SKF ghi lệch trục "không có đến rất nhỏ" [2]. Đường kính con lăn nhỏ không làm đường tiếp xúc ngắn đi.
Bảng quyết định: đo gì tại máy thì chọn loại nào
| Đo hoặc thấy tại máy | Nghiêng về | Căn cứ |
|---|---|---|
| Khoảng hướng kính giữa trục và lỗ vỏ không đủ cho ổ đũa trụ cùng đường kính trục | Ổ kim | Tiết diện thấp [1][2] |
| Đo độ cứng vùng lăn trên trục dưới HRC 58, hoặc trục không mài được | Ổ kim có vòng trong, hoặc ổ đũa trụ | [1][2] |
| Độ nhám mặt trục đo được lớn hơn mức NTN khuyến nghị cho đường kính đó | Mài lại vùng lăn, hoặc dùng ổ kim có vòng trong | [1] |
| Chi tiết lắc qua lại, không quay trọn vòng (tay đòn, cần gạt) | Ổ kim | Hợp chuyển động lắc [1] |
| Trục dài, gối xa, đo được độ võng hoặc lệch góc giữa trục và lỗ vỏ | Không chữa bằng đổi qua lại giữa ổ kim và ổ đũa trụ; xét ổ tự lựa | Cả hai đều nhạy lệch [1][2] |
| Trục dài giãn nở khi máy nóng lên | Ổ đũa trụ có một vòng không gờ ở gối phía tự do | [3] |
| Tại gối có lực dọc trục nhẹ phải đỡ | Ổ đũa trụ có gờ phù hợp; ổ kim không nhận lực dọc trục | [2][3] |
| Cả vòng trong và vòng ngoài đều phải lắp có độ dôi | Ổ đũa trụ kiểu tháo rời | [2][3] |
Nguồn và giới hạn
Tra ngày 10/09/2026. Các câu dẫn đã được đối chiếu trên văn bản tải trực tiếp từ trang của hãng.
- [1] NTN, catalogue 2203E, mục E Needle Roller Bearings (PDF): https://www.ntnglobal.com/en/products/catalog/pdf/2203E_e01.pdf — định nghĩa ổ kim; tiết diện thấp, hợp chuyển động lắc; mặt trục làm rãnh lăn và bảng khuyến nghị độ chính xác, độ nhám, độ cứng; bảng thép làm rãnh lăn; chiều sâu lớp thấm hiệu dụng; lệch trục cho phép thấp.
- [2] SKF, catalogue SKF bearings and mounted products (PDF): https://cdn.skfmediahub.skf.com/api/public/0901d196807026e8/pdf_preview_medium/0901d196807026e8_pdf_preview_medium.pdf — mục ổ kim (con lăn mảnh dài, biên dạng vát đầu, bảng đặc tính lệch trục và lực dọc trục, vòng trong khi trục không tôi cứng và mài được); mục ổ đũa trụ (kiểu NU, N, NJ, NUP, tháo rời, tải và tốc độ); mục lệch trục phần giới thiệu (ổ cứng).
- [3] NTN, catalogue 2203E, mục A Classification and Characteristics of Rolling Bearings (PDF): https://www.ntnglobal.com/en/products/catalog/pdf/2203E_a01.pdf — con lăn dẫn hướng bằng gờ; vòng không gờ dịch tự do, làm ổ tự do; vòng có gờ chịu lực dọc trục nhẹ.
- Tiêu chuẩn, chỉ dẫn tên và số hiệu: ISO 1206:2018 Rolling bearings — Needle roller bearings with machined rings — Boundary dimensions, geometrical product specifications (GPS) and tolerance values; ISO 3030:2011 Rolling bearings — Radial needle roller and cage assemblies — Boundary dimensions and tolerances (đã có bản 2022, bài chưa kiểm tên bản mới); ISO 15:2017 Rolling bearings — Radial bearings — Boundary dimensions, general plan. Tên đối chiếu trên bìa bản xem trước tại standards.iteh.ai vì iso.org chặn truy cập tự động. Tài liệu trả phí; bài không trích trị số.
Bảng này không dùng cho:
- Trị số lệch trục cho phép của từng loại ổ kim: NTN có bảng riêng, bài chưa trích.
- So tốc độ giới hạn giữa hai loại: lấy từ bảng sản phẩm của đúng mã ổ.
- Ổ kim chặn, ổ kim đỡ chặn, ổ đũa trụ hai dãy hoặc không vòng cách: chưa đối chiếu.
- Trục làm theo tiêu chuẩn TCVN: bảng thép của NTN ghi theo JIS, bài chưa đối chiếu mác tương đương.
Không xác định được từ bài này: con số phân ranh tỉ lệ dài trên đường kính giữa con lăn kim và con lăn trụ — nguồn hãng đã kiểm không đưa.
Cần chính xác hơn: bố trí cặp ổ khi có lực dọc trục ở ổ đỡ chặn bố trí cặp ổ; tuổi thọ tính toán ở tuổi thọ vòng bi L10.
Câu hỏi thường gặp
Vòng bi kim là gì? Là ổ lăn có con lăn hình trụ đường kính nhỏ, dài so với đường kính, gọi là con lăn kim. Nhờ vậy ổ có tiết diện thấp mà vẫn có khả năng tải cao, hợp chỗ chật theo hướng kính. Nhiều loại không có vòng trong và dùng mặt trục làm rãnh lăn.
Ổ đũa trụ ngắn đỡ là gì? Là cách gọi trong tài liệu tiếng Việt cho ổ đũa trụ hướng kính: con lăn trụ được dẫn hướng bởi gờ trên một hoặc cả hai vòng. SKF phân kiểu theo vị trí gờ, như NU có gờ ở vòng ngoài, N có gờ ở vòng trong; NJ và NUP dùng được cho tải kết hợp khi lực dọc trục tương đối nhỏ.
Ổ kim có chịu lực dọc trục không? Bảng đặc tính ổ kim trong catalogue SKF ghi lực dọc trục tối đa là không. Riêng ổ kim vỏ dập có một đầu kín, SKF ghi phần đáy định hình nhận được lực dẫn hướng dọc trục nhỏ. Lực dọc trục đáng kể phải có ổ khác đỡ.
Trục lắp ổ kim không vòng trong cần cứng bao nhiêu? NTN khuyến nghị độ cứng bề mặt HRC 58–64 cho mặt trục làm rãnh lăn, kèm cấp chính xác IT5 và độ nhám Ra 0,2 đến 0,4 µm tùy đường kính. Không đạt được thì dùng ổ có vòng trong.
Ổ đũa trụ có chịu được lệch trục không? Chỉ rất nhỏ. SKF xếp ổ đũa trụ cùng ổ bi rãnh sâu vào nhóm ổ cứng. Khi lệch đến từ trục võng hoặc gối không đồng tâm, cần ổ tự lựa.
Khi nào ổ kim cần vòng trong? Khi mặt trục không đạt yêu cầu làm rãnh lăn: không tôi cứng được, không mài được, hoặc độ nhám và cấp chính xác không đạt mức hãng khuyến nghị. SKF ghi rõ các vòng trong trong bảng sản phẩm dành cho trường hợp này.