Để đem lại hiệu quả cao nhất cho doanh nghiệp sử dụng ta cần lựa chọn vòng bi con lăn băng tải phù hợp với yêu cầu sử dụng của từng doanh nghiệp. Sau đây là các công thức tính toán lựa chọn loại vòng bi phù hợp với từng thiết bị sử dụng.

1. Công thức tính vận tốc và lực tác dụng của vòng bi

1.1 Công thức tính vận tốc vòng bi

Ta có vận tốc dài điểm tiếp xúc của con lăn và vòng trong

  v₁ = ωD₁/2

Vận tốc dài tâm con lăn    v₀ = v₁/  2

Vân tốc góc con lăn quay quanh trục chính nó     ω_w = 2(v₁ − v₀)/D_w  = 0.5D₁ω/D_w 

Vận tốc góc của vòng cách     ω_c =  2v₀/D_pw =0.5ωD/(D₁ + D_w)≈ 0.5ω

1.2 Công thức tính lực tác dụng lên vòng bi

Phương trình cân bằng lực  F_r = F₀ + 2F₁ cosγ + 2F₂ cos2γ +…+ 2F_k coskγ  

Với  γ = 360⁰ / Z  

Trong đó Z: tổng số con lăn

Và chứng minh được    F₀ =  4.37F_r/Z

Thực tế do có khe hở hướng tâm    F₀ = 5F_r/Z

2. Các dạng vòng bi hỏng và chỉ tiêu lựa chọn vòng bi con lăn băng tải

Các dạng hỏng của vòng bi:

– Vòng bi bị tróc rỗ bề mặt rãnh lăn vòng trong, vòng ngoài, và con lăn do sự thay đổi của ứng suất tiếp xúc của vòng bi.

– Hiện tượng mòn con lăn và vòng ổ do sự bôi trơn kém

– Vỡ vòng cách: hiện tượng này thường xảy ra với các vòng bi quay nhanh

– Biến dạng dư rãnh vòng con lăn: đây là hiện tượng xảy ra với vòng bi chịu tải lớn và quay chậm

– Vỡ vòng ổ và con lăn: đây là do va đập hay qua trình lắp ráp không đúng kỹ thuật

Tiêu chí lựa chọn vòng bi con lăn:

+ n ≥ 10 vg/ph: lựa chọn vòng bi theo khả năng tải động

+ 1< n < 10 vg/ph: cần chọn n = 10vg/ph rồi lựa chọn loại vòng bi con lăn băng tải theo khả năng tải động

+ n ≤ 1 vg/ph: lựa chọn vòng bi theo khả năng tải tĩnh

+ Khi lựa chọn vòng bi theo khả năng tải động chúng ta cũng cần phải kiểm tra lại vòng bi theo khả năng tải tĩnh

3. Tuổi thọ và độ tin cậy vòng bi

Đồ thị đường cong mỏi của vòng bi  σ_H ^HmN = const  

Do chu kỳ làm việc N tỉ lệ với tuổi thọ của vòng bi L nên  σ_H ^Hm L = const 

Ứng suất tiếp xúc tỉ lệ với lực tác dụng vòng bi nên  Q^mL=C^m

Ta có tuổi thọ ổ (triệu vòng)  L = (C/Q)^m

Với vòng bi thường m=3

vòng bi đũa m=10/3

Nếu tính theo xác suất làm việc không hỏng  L = a₁a₂₃(C/Q)^m 

Nếu biết tuổi thọ L_h (giờ)    L = 60.n.L_h /10⁶

4. Lựa chọn vòng bi theo khả năng tải động

Nếu n ≥ 10 vg/ph thì ta cần chọn vòng bi theo khả năng tải động

Nếu 1 vg/ph < n < 10 vg/ph khi chọn n=10 vp/ph ta cần lựa chọn vòng bi theo khả năng tải động

Hệ số khả năng tải động C_tt = Q^_m √L ≤ C  

Với vòng bi thường m=3

vòng bi đũa m=10/3

Tuổi thọ vòng bi(triệu vòng)  L = 60.n.L_h /10⁶

Công thức tính tải trọng của vòng bi

•Đối với vòng bi đỡ  Q = (V.X.F_r +Y. F_a )K_σ K_t  

•Đối với vòng bi đỡ chặn  Q = (V.X.F_r + Y.∑F_a )K_σ K_t  

•Đối với vòng bi chặn  ∑Q = F_aK_σK_t 

Trong đó X, Y là hệ số khả năng tải động của vòng bi

– Khi lực F_r tác động lên vòng bi đỡ chặn do đặc điểm cấu tạo của vòng bi sẽ phát sinh lực tải dọc trục phụ S

• Đối với vòng bi đỡ chặn    S = e.F_r 

• Đối với vòng bi đũa côn  S = 0.83eF_r  

+ Từ đó ta có lực dọc trục tác động lên các vòng bi bằng cách chiếu tất cả các lực dọc trục lên phương song song trục, trong đó chiều dương được chọn theo chiều chịu lực dọc trục của vòng bi.

+ Khi cần lựa chọn loại vòng bi nào thì cũng có thể bỏ qua lực dọc trục phụ của chính loại vòng bi đó đó.

Công thức tính lực dọc trục tác động lên ổ 1  ∑F_a1= −F_a + S₂  

Công thức tính lực dọc trục tác động lên ổ 2  ∑F_a2 = F_a + S₁

Nếu ∑F_ai < S_i ta có thể chọn ∑F_ai = S_i

5. Lựa chọn vòng bi con lăn theo khả năng tải tĩnh  

Nếu n < 1 vg/ph → ta cần lựa chọn vòng bi theo khả năng tải tĩnh

Công thức tính hệ số khả năng tải tĩnh

• Đối với vòng bi đỡ và vòng bi đỡ chặn

Q₀ = X₀F_r + Y0Fa  Và  Q₀ = F_r  Với điều kiện bền  Q_0max ≤ C₀ 

• Đối với vòng bi chặn  Q₀ = F_a ≤ C₀