Thiết kế cốt lõi của vòng bi trượt cho phép chúng hỗ trợ hai loại tải cơ bản cùng một lúc. Cơ cấu ổ trục có liên quan chặt chẽ đến tính chất vật lý của màng dầu bôi trơn. Dưới đây là cách hai tải này được hỗ trợ:
1. Tải trọng xuyên tâm: Lực hỗ trợ vuông góc với trục
Khi cổ trục quay, chất bôi trơn bị ép vào khe hở giữa vỏ ổ trục và cổ trục, tạo thành màng dầu động chất lỏng. Màng dầu tạo ra áp suất hỗ trợ trọng lượng của cổ trục và các lực hướng tâm bên ngoài (như ăn khớp bánh răng và lực căng đai). Ví dụ, trong ổ trục trục khuỷu của động cơ ô tô, màng dầu phải có khả năng chịu được tác động nổ khi chuyển động đi xuống của piston đồng thời ngăn không cho cổ trục tiếp xúc trực tiếp với vỏ ổ trục.
Các tính năng chính:
Độ dày màng dầu: Độ ổn định của màng dầu được kiểm soát bằng cách điều chỉnh khe hở giữa cổ trục và vỏ ổ trục thường từ 0,001 đến 0,002 lần đường kính trục).
Thích ứng độ lệch tâm: khi tải trọng xuyên tâm tăng, cổ trục hơi lệch và độ dày màng dầu tự động điều chỉnh để duy trì bôi trơn. Độ đàn hồi của vật liệu: Miếng đệm vòng bi thường được làm bằng kim loại mềm như hợp kim babbitt và có biến dạng đàn hồi bù đắp cho các lỗi sản xuất và ngăn ngừa quá tải cục bộ.
2. Tải trọng trục: lực đẩy song song với trục
Vòng bi trượt có thể chịu được lực dọc trục của miếng đệm đẩy hoặc màng dầu cuối. Điều này thường được sử dụng trong các ứng dụng cần hạn chế chuyển vị dọc trục (ví dụ: máy nén và tua bin). Các miếng đệm chịu lực đẩy thường được thiết kế với các rãnh xoắn ốc hoặc bề mặt vát, và hiệu ứng áp suất động của chuyển động quay được sử dụng để tạo thành màng dầu chống lại lực đẩy hoặc lực căng dọc trục. Ví dụ, ổ đỡ lực đẩy trong trục đẩy hàng hải phải có khả năng chịu được lực đẩy dọc trục cực lớn do chân vịt tạo ra và ngăn trục di chuyển.
Các tính năng chính:
Góc đệm: Bề mặt tiếp xúc giữa đệm đẩy và vai trục được thiết kế ở một góc nhỏ (thường là 5 đến 15 độ) để cân bằng áp suất màng dầu và độ rò rỉ.
Nổi phân đoạn: Vòng bi lực đẩy lớn được chế tạo với nhiều đệm, mỗi đệm nổi độc lập để thích ứng với sự giãn nở nhiệt và dao động tải.
Thiết kế làm mát: Nhiệt ma sát sinh ra do tải trọng dọc trục phải được tiêu tán thông qua tuần hoàn dầu hoặc hệ thống làm mát bên ngoài để ngăn ngừa hiện tượng vỡ màng dầu. Tác dụng hiệp đồng của hai tải
Trong điều kiện vận hành thực tế, vòng bi trượt thường phải xử lý đồng thời tải trọng hướng tâm và hướng trục. Ví dụ:
Truyền bánh răng xoắn ốc: Lực chia lưới bánh răng được chia thành thành phần hướng tâm (được truyền bởi ổ trục hình trụ) và thành phần hướng trục (được truyền bởi vòng bi chặn).
Tua bin: Ổ trục kết hợp của tua bin hơi nước sử dụng thiết kế lực đẩy hướng tâm-tích hợp để đơn giản hóa cấu trúc và cải thiện độ tin cậy.
Lực đẩy chân vịt: Ổ đỡ phía sau phải chịu được cả tải trọng hướng kính thủy động lực và tải trọng dọc trục của chân vịt. Áp dụng vòng bi hình nón để nhận ra khả năng chịu tải hai chiều.