Trong hoạt động phức tạp của máy móc công nghiệp, rung động không chỉ là một phương tiện để truyền năng lượng, mà còn là một kẻ giết người vô hình của cuộc sống thiết bị. Đặc biệt là trong các kịch bản có độ rung cao như máy móc khai thác, tuabin gió hoặc thiết bị dập nặng, lỗi mang thường trở thành điểm khởi đầu của sự sụp đổ hệ thống. Vòng bi tự liên kết (vòng bi tự liên kết) đã chứng minh khả năng thích ứng không thể thay thế trong các điều kiện làm việc cực đoan này do triết lý thiết kế độc đáo của chúng, và thậm chí đã trở thành yếu tố cốt lõi của một số thiết bị công nghiệp có thể vượt qua "chứng nhận độ tin cậy" hay không.
Bí mật thiết kế cốt lõi của Vòng bi tự liên kết nằm trong hình học hình cầu của đường đua vòng ngoài và sự kết hợp của các quả bóng hai hàng. Sự kết hợp này mang lại khả năng tự động căn chỉnh tới 3 ° giữa các vòng bên trong và bên ngoài - một tính năng rất quan trọng trong môi trường hiệu chỉnh cao. Rung không chỉ gây ra sự dịch chuyển tức thời của trục, mà còn gây ra sự thông tin vi mô của cấu trúc hỗ trợ, khiến vòng bi truyền thống phải chịu thêm ứng suất cạnh do nhu cầu liên kết cứng nhắc. Ví dụ, trong một tuabin gió, rung động định kỳ được tạo ra bởi sự quay của lưỡi dao và sự dao động của tải trọng gió có thể khiến trục chính bị lệch một cách động bởi milimet trong vòng vài giờ. Nếu vòng bi bóng sâu thông thường được sử dụng, phần bù này sẽ gây ra nồng độ căng thẳng trong khu vực tiếp xúc giữa bóng và đường đua, tăng tốc bong tróc mệt mỏi. Đường đua hình cầu của ổ trục tự liên kết cho phép quả bóng "xoay" tự do dọc theo vòng ngoài, chuyển đổi điểm tiếp xúc thành tiếp xúc bề mặt, do đó phân tán căng thẳng cục bộ lên toàn bộ bề mặt đường đua. Dữ liệu được đo cho thấy dưới cùng một tải độ rung, ứng suất tiếp xúc cực đại của ổ trục tự liên kết có thể giảm hơn 40% so với ổ trục tiêu chuẩn, trì hoãn đáng kể quá trình mệt mỏi vật liệu.
Một thách thức khác trong môi trường rung động là sự ổn định động của màng bôi trơn. Rung tần số cao sẽ phá hủy sự phân bố đồng đều của chất bôi trơn bên trong ổ trục, dẫn đến ma sát khô cục bộ và nhiệt độ tức thời tăng lên. Thiết kế của ổ trục tự liên kết cũng ngụ ý sự khéo léo ở đây: không gian đường đua lớn và cấu trúc lồng tối ưu của nó cung cấp một "hành lang đệm" cho chất bôi trơn. Khi rung động gây ra sự dịch chuyển nhỏ của quả bóng, màng mỡ hoặc dầu có thể được phân phối lại với chuyển động của bóng thay vì bị ép ra khỏi khu vực tiếp xúc. Tính năng này đã được xác minh trong việc áp dụng các máy nghiền khai thác - một thử nghiệm so sánh của một mỏ đồng cho thấy sau 12 giờ hoạt động liên tục, nhiệt độ bên trong của trục chính của máy nghiền sử dụng vòng bi tự liên kết thấp hơn 15 ~ 20 so với thiết bị sử dụng vòng bi giảm dần và tốc độ thoái hóa oxy hóa của hạt gò.
Những tiến bộ trong khoa học vật liệu và công nghệ niêm phong đã làm tăng thêm lợi thế khả năng chịu rung của vòng bi tự liên kết. Thép crom có độ tinh khiết cao hiện đại (như 100CR6 theo tiêu chuẩn ISO 683-17) có thể kiểm soát kích thước của các vùi phi kim loại xuống dưới 5μM thông qua quá trình khử khí không, kéo dài thời gian bắt đầu vết nứt của vòng bi dưới ứng suất xen kẽ 3 ~ 5 lần. Đồng thời, sự kết hợp của các con dấu polyurea composite và các rãnh vi mô được khắc bằng laser không chỉ có thể ngăn chặn sự xâm nhập của bụi rung, mà còn cho phép giải phóng áp suất giãn nở bên trong. Trong nhà máy lăn thẳng đứng của một nhà máy xi măng, thiết kế niêm phong này kéo dài tuổi thọ của ổ trục từ 6 tháng đến 18 tháng trong một môi trường có nồng độ bụi hơn 200mg/m³.
Từ quan điểm của động lực hệ thống, vòng bi tự liên kết cũng đóng vai trò của "bộ giảm chấn rung". Tự do tự liên kết của họ thực sự giới thiệu một liên kết linh hoạt có thể kiểm soát có thể hấp thụ một số năng lượng rung tần số cao. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng trong các điều kiện trong đó tần số rung vượt quá 1kHz, vòng bi tự liên kết có thể làm giảm mức tăng tốc rung (VL) được truyền đến ghế ổ trục khoảng 6 ~ 8dB. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các kịch bản như trục chính của máy chính xác hoặc thiết bị hình ảnh y tế đòi hỏi cả khả năng chống rung và độ chính xác ở cấp độ micron. Ví dụ, một nhà sản xuất máy công cụ CNC cao cấp nhận thấy rằng khi sử dụng hệ thống trục chính có vòng bi tự liên kết để xử lý các bộ phận hợp kim titan, độ nhám bề mặt (giá trị RA) đã giảm từ 0,4 ~ 0,6μm xuống 0,2 ~ 0,3μm, trực tiếp cải thiện tốc độ đủ điều kiện sản phẩm.
