Chất xúc tác kỳ diệu cho máy móc: Người đứng sau vòng bi CARB của SKF
Chất xúc tác kỳ diệu cho máy móc
Người đứng sau vòng bi CARB
Ngày đăng: 17/01/2024 | Thời gian đọc: 9 phút
Magnus Kellström và các đồng nghiệp đã gọi thiết kế mới của họ là “compact aligning roller bearing”, viết tắt là CARB.
Vào những năm 1990, kỹ sư phát triển của SKF, ông Magnus Kellström, đã phát minh ra một loại vòng bi hoàn toàn mới mang tên CARB. Những ý tưởng sáng tạo của ông đã và đang thay đổi thế giới máy móc, từng vòng quay một cách bền bỉ và hiệu quả.
Vượt qua giới hạn truyền thống
Magnus Kellström không ngại thách thức các quan niệm thông thường. Điều này thể hiện rõ qua chiếc xe đạp nằm của ông – một thiết kế tối ưu hóa sự thoải mái và khí động học. Tinh thần đổi mới đó cũng xuyên suốt 39 năm sự nghiệp tại SKF, nơi ông đảm nhận nhiều vai trò phát triển sản phẩm và luôn thúc đẩy nghệ thuật cũng như khoa học về thiết kế vòng bi.
Cuối những năm 1960, Kellström góp phần đưa máy tính vào quá trình kỹ thuật tại SKF. Khi đó, máy tính rất lớn và kém thân thiện, các kỹ sư phải lập trình bằng thẻ giấy và chờ một ngày mới biết kết quả. “Chúng tôi thường mắc lỗi, nhưng chỉ một lần cho mỗi lỗi mà thôi,” ông chia sẻ.
CARB hiện được sử dụng trong nhiều ứng dụng khắt khe nhất thế giới, bao gồm cả hệ thống động cơ điện trên các tàu du lịch hiện đại.
Mở rộng toàn cầu
Chuyên môn về thiết kế vòng bi bằng máy tính đã đưa Kellström đi khắp thế giới trong thập niên 1970, đặc biệt là một năm tại Mỹ để phát triển chương trình tính toán nhiệt tự động hóa cho thiết kế vòng bi.
Đầu thập niên 1980, ông trở lại Thụy Điển, làm việc tại trung tâm phát triển vòng bi con lăn cầu của SKF tại Gothenburg. Loại sản phẩm này có thể truy nguồn gốc từ ý tưởng sáng tạo của Sven Wingquist, nhà sáng lập SKF.
“Sven Wingquist phát minh ra vòng bi tự lựa để giải quyết vấn đề trong nhà máy. Vòng bi cầu có ma sát thấp nhưng không chịu được tải trọng lớn. SKF đã phát triển vòng bi con lăn cầu để khắc phục hạn chế đó,” Kellström giải thích.
Vòng bi con lăn cầu (SRB) có khả năng chịu cả tải trọng hướng trục và hướng kính, đồng thời chịu được sự lệch góc mà không làm tăng ma sát hoặc nguy cơ kẹt. Điều này cực kỳ quan trọng vì máy móc thường phải chấp nhận các sai số chế tạo hoặc biến dạng do tải trọng lớn.
Tại Gothenburg, Kellström cùng đội ngũ đã tinh chỉnh dòng SRB của SKF với ma sát thấp hơn, tải trọng lớn hơn và tuổi thọ dài hơn. Tuy nhiên, chúng vẫn còn một số hạn chế nhất định.
“Phát minh, với tôi, là giải những bài toán mà phần lớn người khác chưa nhận ra đó là bài toán.”
Magnus Kellström, kỹ sư phát triển SKF
Cải tiến đột phá
Một vấn đề lớn là nhiệt độ. Khi máy móc thay đổi nhiệt độ, các chi tiết có thể giãn nở hoặc co lại, gây ra chuyển động dọc trục mà SRB tiêu chuẩn khó xử lý, dẫn đến tăng ma sát và nguy cơ mòn sớm.
Trong lúc giải quyết các hỏng hóc sớm của vòng bi trong hộp số hành tinh công nghiệp, Kellström đã nghĩ ra một hướng đi hoàn toàn mới: một loại vòng bi con lăn có thể chịu được chuyển động dọc trục mà vẫn giữ được khả năng tự lựa góc như SRB.
Dù ý tưởng này ban đầu gặp nhiều nghi ngại, song ông đã thuyết phục được SKF đầu tư nghiên cứu thử nghiệm. “Công việc của chúng tôi là cải tiến SRB, không phải phát minh vòng bi mới, nên lúc đầu đây giống như một dự án bí mật nhỏ,” ông kể lại. “Dù tên tôi trên bằng sáng chế chính, nhưng thành công này là nỗ lực của cả tập thể.”
Sau nhiều năm phân tích, thử nghiệm và hoàn thiện, nhóm đã cho ra đời thiết kế “compact aligning roller bearing” – CARB.
Bí quyết của CARB là hình dạng con lăn độc đáo, kết hợp ưu điểm của ba loại vòng bi: SRB, vòng bi con lăn trụ và vòng bi kim.
SKF thương mại hóa CARB năm 1995, ghi dấu bước đột phá đầu tiên trong ngành sản xuất giấy.
Bước đột phá thị trường
Sau khi hoàn thiện kỹ thuật, Kellström còn phải thuyết phục SKF đầu tư sản xuất đại trà và thử nghiệm thị trường. Bước đột phá đầu tiên đến từ ngành sản xuất giấy – nơi các máy tốc độ cao yêu cầu giải pháp vòng bi đặc biệt cho các con lăn, và CARB đã chứng minh hiệu quả vượt trội.
CARB được thương mại hóa năm 1995 và nhanh chóng thu hút nhiều ngành công nghiệp khác, từ luyện kim đến năng lượng tái tạo. Ví dụ, một công ty tua-bin gió tại Đức khi chuyển sang dùng CARB đã giảm được 2.600 kg trọng lượng vòng bi, cho phép thiết kế nhà trục nhẹ hơn và giảm tải cho cả hệ thống.
Ưu điểm nổi bật của CARB
Hình dạng độc đáo của CARB mang lại nhiều đặc tính vượt trội. Các con lăn bên trong dài so với đường kính như vòng bi kim, nhưng lại có dạng lồi như SRB – dù phẳng hơn. Rãnh trong và ngoài đều có dạng lõm để phù hợp tối ưu với con lăn, giúp chịu được cả lệch góc lẫn chuyển động dọc trục.
CARB luôn được thiết kế để phối hợp cùng SRB, không phải thay thế. Ở các ứng dụng thực tế, một đầu trục được đỡ bằng SRB để chịu lực dọc trục và giữ trục đúng vị trí; đầu còn lại dùng CARB để bù trừ chuyển động dọc trục do giãn nở nhiệt.
Không chỉ linh hoạt, CARB còn chịu tải lớn nhờ con lăn dài, đồng thời tổng thể nhỏ gọn hơn nhiều loại vòng bi truyền thống. Điều này giúp tiết kiệm không gian và trọng lượng cho hệ thống máy móc.
Tiết kiệm và bền vững
CARB đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp đòi hỏi khắt khe, trong đó có hệ thống động cơ điện cho tàu thủy du lịch hiện đại.
“Giảm ma sát giống như ban cho máy móc một ‘thần dược’, giúp vận hành êm ái, bền bỉ hơn và tiết kiệm năng lượng,” Kellström chia sẻ. “Nhiệt, rung động và tải trọng dư thừa là nguyên nhân phá hủy vòng bi và gây mất mát sản xuất. Khi độ tin cậy là ưu tiên hàng đầu, giải pháp tối ưu là điều không thể thiếu.”
Những cải tiến liên tục của SKF như vật liệu thép mới, phớt chắn thông minh và thiết kế lồng bi tối ưu đã nâng tầm CARB, nhưng hình học cơ bản của nó vẫn giữ nguyên giá trị ban đầu.
Magnus Kellström lựa chọn xe đạp nằm để ưu tiên sự thoải mái và khí động học thay vì truyền thống.
Sau khi nghỉ hưu, Kellström tiếp tục làm chuyên gia tư vấn cho các nhà sản xuất máy về thiết kế và chọn vòng bi.
Trong 39 năm làm việc tại SKF, Kellström đã đảm nhiệm nhiều vai trò phát triển sản phẩm khác nhau.
“Phát minh, với tôi, là giải những bài toán mà phần lớn người khác chưa nhận ra đó là bài toán.
Magnus Kellström, kỹ sư phát triển SKF
Sau khi nghỉ hưu, ông tiếp tục đóng góp cho ngành công nghiệp với vai trò tư vấn, đồng thời vẫn miệt mài nghiên cứu đổi mới trong xưởng của mình. “Tôi luôn tìm kiếm giải pháp cho các vấn đề vòng bi mà lẽ ra đã không xuất hiện nếu sử dụng CARB,” ông nói.
Động lực của Kellström đến từ khát vọng giải quyết vấn đề và tạo ra giá trị thực cho doanh nghiệp, xã hội – cũng như cho SKF.
Kết luận & Gợi ý hành động
Vòng bi CARB là minh chứng cho sức mạnh của sự sáng tạo và tinh thần đổi mới không ngừng. Nếu doanh nghiệp bạn đang tìm kiếm giải pháp tối ưu hóa hoạt động máy móc, tăng hiệu suất và giảm chi phí bảo trì, hãy cân nhắc ứng dụng công nghệ vòng bi CARB từ SKF.
Liên hệ ngay với đại lý ủy quyền SKF để được tư vấn giải pháp phù hợp nhất cho nhu cầu của bạn.
Thông tin liên hệ đại lý ủy quyền SKF tại Việt Nam
Công ty CP Thương mại & Công nghệ TST Việt Nam – Đại lý Ủy quyền của SKF
- Địa chỉ: Số 11 ngõ 68 – Trung Kính – Yên Hòa – Hà nội
- Email: [email protected]
- Website: tstvietnam.vn – vongbicongnghiep.vn