Lịch sử phát minh vòng bi

Thời xa xưa con người thường dùng lực để đẩy hoặc kéo một vật nặng qua một đoạn đường dài trong cuộc sống sinh tồn của mình. Lâu dần con người khám phá ra một hình thức bôi trơn khá đơn giản là dùng bùn và nước để giảm đi sức lực của mình.

Việc phát minh ra bánh xe thay vì chuyển động trượt giúp mất ít công sức hơn với chuyển động lăn tròn.

Điều này lý giải vì sao các loại bạc (bạc là từ chỉ chung gồm bạc trượt, bạc lăn (vòng bi) chỉ sử dụng kiểu chuyển động lăn và được dung để sử dụng cho các máy móc khi mà ở đó kim loại trượt trên kim loại gây sự mài mòn đáng kể.

Máy móc đầu tiên sử dụng ổ trượt bằng gỗ thấm dầu và trục quay bằng thép. Dần dần khi mà nghành công nghiệp sản xuất và ngành kim loại phát triển, thì ổ trượt được thay bằng bạc với các phần tử lăn ở giữa hai vòng thép. Điều này đã làm giảm ma sát và tăng tuổi thọ của bạc.

Năm 1907, Sven Winquist đã thiết kế ra bạc đạn (vòng bi) cầu tự lựa 2 dãy. Khi còn làm kỹ sư của nhà máy dệt lớn, ông trở nên quan tâm đến bạc đạn (vòng bi) và nhận ra tầm quan trọng của việc cải tiến thiết kế sau này.

Các thiết kế của ông có khác đáng kể so với các thiết kế trước đó ở tính tự lựa “self-aligning”. Các rãnh cho mỗi hàng bi cầu chỉ có trong vòng trong bạc đạn (vòng bi) trong khi vòng ngoài chỉ có một rãnh hình cầu thông thường cho cả hai hàng bi (xem hình bản thiết kế gốc của ông năm 1907).

Trong quá trình quay của bi và vòng trong (ca trong) theo trục (trục gắn (bạc đạn)vòng bi gió), vẫn có thể có một lượng nhỏ dịch chuyển góc của trục so với vòng ngoài (áo bi hay ca ngoài).

Các phần tử lăn:

- Bi cầu

- Đũa côn

- Đũa trụ

- Đũa kim

- Đũa cầu đối xứng

- Đũa cầu không đối xứng

Tất cả các bạc đạn (vòng bi) đều có thể truyền tải qua các phần tử lăn. Phụ thuộc vào loại phần tử lăn mà người ta chia ra hai loại là bạc đạn ( vòng bi) cầu và bạc đạn (vòng bi) đũa. Các bi cầu của bạc đạn cầu truyền tải qua bề mặt nhỏ - tiếp xúc điểm. Vì thế mà khả năng chịu tải của bạc đạn (vòng bi) cầu thấp hơn bạc đạn (vòng bi) đũa - với tiếp xúc đường. tiếp xúc điểm tiếp xúc đường.

Tại sao cần phải có bạc?

Mục đích chính của bạc là truyền tải giữa phần tĩnh (thường là vỏ máy) và phần động (thường là trục máy) với trở lực nhỏ nhất. Tải mà nó mang tăng theo các yếu tố sau: - Khối lượng của máy và các chi tiết - Khối lượng của vật nó mang - Sự thay đổi mômen - Sự truyền năng lượng Đối với vòng bi (hay là bạc chống ma sát, bạc lăn) thì tải này phải được truyền giữa vòng trong (ca trong) và vòng ngoài (ca ngoài) của bạc đạn qua các phần tử lăn.

Tại sao lại dùng bạc lăn?

- Bạc trượt

- Bạc lăn

Ở bạc trượt, khi trục trượt trong một ống lót (bạc trượt) 2 bề mặt thực tế không tiếp xúc trực tiếp mà tách khỏi bề mặt ống lót bởi một màng dầu bôi trơn. Ở bạc lăn, vòng trong lăn qua bi lăn bên trong vòng ngoài. Ở cùng điều kiện tải giống nhau, lực ma sát trên bạc trượt lớn hơn. Hơn nữa lực ma sát trên bạc trượt thay đổi theo tốc độ quay, nhưng lại không đổi với bạc lăn.

Các bộ phận của bạc đạn (vòng bi):

Nắp bịt kín cần thiết để bảo vệ bị nhiễm bẩn từ ngoài vào nhắm kéo dài tuổi thọ của bạc đạn.

Ca ngoài thường được lắp cố định với vỏ máy (phần tĩnh). Rãnh trong ca ngoài thường có hình dạng cầu hay trụ côn, v.v… tùy vào loại bi.

Ca trong thường được lắp cố định với trục máy (phần động). Rãnh trong ca trong thường có hình dạng cầu hay trụ côn, v.v… tùy vào loại bi.

Vòng giữ bi tách các bi không cho tiếp xúc với nhau và giữ các bi liền một dãy với nhau. Bi có thể là bi cầu hay bi đũa trụ, đũa côn hoặc bi kim. Khi quay chúng truyền tải tác động lên rãnh bi ca trong và rãnh bi ca ngoài.