1) TÊN GỌI CỦA VÒNG BI

• Người ta thường gọi vòng bi vì đây là chi tiết cơ khí dạng hình tròn, loại phổ biến hay gặp nhất là vòng bi cầu có các viên bi tròn bên trong. Nên có lẽ từ những đặc điểm như vậy, mà người ta gọi là vòng bi.

• Ngoài ra, bạc đạn cũng là cái tên thông dụng vì các con lăn có dạng viên đạn trong khẩu súng ru lô của cao bồi miền Tây.

• Trong Giáo trình chi tiết máy tập 2 – GS Nguyễn Trọng Hiệp, NXB Giáo dục, 2006, khái niệm ổ lăn được sử dụng.

  • Tên gọi này khá toàn diện và bao quát. Trước hết, tên gọi này dễ dàng phân biệt giữa ổ lăn (dạng ma sát lăn) và ổ trượt (dạng ma sát trượt). Thứ hai là ổ lăn có các con lăn: con lăn gồm cả dạng bi và dạng đũa.

  • Tuy nhiên, trong thực tế, tên gọi ổ lăn không được sử dụng phổ biến.

• Theo tiếng Anh, vòng bi là bearing. Từ bearing xuất phát từ cái gốc “to bear” là “chịu đựng”.

• Khi hai vật tiếp xúc và chuyển động tương đối với nhau, thì xuất hiện lực ma sát. Lực ma sát gây ra mài mòn bề mặt tiếp xúc của hai chi tiết và phát sinh nhiệt không mong muốn ảnh hưởng đến khả năng làm việc thiết kế của máy. Tải trọng cũng được truyền giữa hai chi tiết với nhau. Nên tính “chịu đựng” lực ma sát và tải trọng như thế – to bear tạo nên tên gọi bearing.

2) KHÁI NIỆM VÒNG BI?

Vậy vòng bi là gì?

• Vòng bi là chi tiết cơ khí gắn liền với chi tiết chuyển động quay (thường là trục quay), có 3 tác dụng chính:

1. Giảm thiểu lực ma sát bằng cách chuyển ma sát trượt thành dạng ma sát lăn tạo bởi các con lăn.

   

2. Chịu tải trọng. VD: nhận lực từ trục quay rồi truyền tới thân máy, bệ máy

3. Định vị chi tiết quay. VD: cố định trục quay theo đường tâm quay đã định.

3) CẤU TẠO VÒNG BI

Cấu tạo cơ bản của vòng bi bao gồm:

1. Ca trong (vòng trong) – inner ring

2. Ca ngoài (vòng ngoài) – outer ring

3. Con lăn (bi hoặc đũa) – ball or roller

4. Vòng cách – cage

Đến đây, ta có thể tự hỏi tại sao cần vòng cách: như tên gọi nó dùng để chia cách con lăn ở một khoảng cách nhất định. Con lăn cần chia cách bởi vì nếu tiếp xúc với chiều chuyển động ngược chiều nhau, vận tốc ma sát tăng gấp 2 lần làm con lăn mài mòn rất nhanh.
Để giảm bớt mài mòn con lăn, vật liệu vòng cách tương đối mềm.

Mời bạn tham khảo video trên Youtube “How’s it made: Bearing” để xem cách chế tạo vòng bi cũng như hiểu rõ hơn cấu tạo của nó.

4) LỊCH SỬ VÒNG BI (dựa theo Wikipedia)

Trong bản vẽ chế tạo trực thăng năm 1500, Leonardo Da Vinci đã có thiết kế bản vẽ vòng bi cầu, được coi là bản vẽ đầu tiên về vòng bi được tìm thấy.

Nhưng thiết kế về vòng bi cầu được chính thức công bố là của kĩ sư người Ý Agostino Ramelli (1531-1610).
Nhược điểm các con lăn tiếp xúc nhau mài mòn nhanh được khắc phục bằng cách bổ sung vòng cách – cage vào thiết kế của nhà bác học Galileo thế kỉ 17.

Trong thời đại cách mạng công nghiệp sau đó, những bản quyền thiết kế vòng bi cầu đầu tiên thuộc về nhà phát minh, thợ rèn người Anh tên là Philip Vaughan và Jules Suriray, thợ cơ khí xe đạp ở Paris Pháp. Chiếc xe đạp sử dụng vòng bi mà ông Jules thiết kế do tay đua James Moore đã chiến thắng trong cuộc đua xe đạp thế giới đầu tiên tổ chức tại Paris tháng 11/ 1869.

Giống như nhà bác học Edison của tập đoàn GE, các tên tuổi sau đây đều thành công rực rỡ trong việc nghiên cứu phát minh cải tiến vòng bi và sáng lập ra những tập đoàn kinh tế hùng mạnh tới bây giờ.
Năm 1883, Friedrich Fischer, người Đức, nhà sáng lập vòng bi FAG đã cải tiến cách thức chế tạo những viên bi được gia công chính xác, độ nhẵn bóng cao. Chính ông được coi là người đặt nền móng cho việc phát triển ngành công nghiệp vòng bi.
Năm 1907, Sven Wingquist, người Thụy Điển, nhà sáng lập vòng bi SKF đã phát minh vòng bi cầu tự lựa, với bản quyền thiết kế của Thụy Điển số 25406. Tập đoàn SKF của ông vẫn đang dẫn đầu thế giới trong lĩnh vực này.

Năm 1898, Henry Timken, người Mỹ, nhà phát minh trong lĩnh vực vận tải, đã phát minh ra vòng bi côn. Vòng bi côn của ông Henry Timken dùng cho các xe kéo, tàu hỏa, … bền hơn rất nhiều so với các loại vòng bi trước, nhanh chóng được ưa chuộng và thúc đẩy công nghiệp vận tải Mỹ phát triển. Ông thành lập tập đoàn Timken vào năm 1899 sau đó. Trải qua hơn một thế kỉ, Timken đã phát triển hoàn thiện tất cả các dòng sản phẩm vòng bi với chiến lược “Stronger by design – Sức mạnh vượt trội từ thiết kế”.