Mọi thợ máy đều đã từng sử dụng chúng, nhưng hầu hết không biết có bao nhiêu loại vòng đệm khác nhau, chúng được làm từ vật liệu gì và cách sử dụng đúng cách. Trong những năm qua, chúng tôi đã nhận được rất nhiều câu hỏi liên quan đến vòng đệm, vì vậy một bài viết kỹ thuật chia sẻ thông tin về các thiết bị phần cứng này đã quá hạn từ lâu.

Gần đây, chúng ta đã tìm hiểu về nghệ thuật chế tạo các loại ốc vít hiệu suất cao cùng với Automotive Racing Products, Inc. (ARP), bao quát toàn diện các chi tiết kỹ thuật. Giờ là lúc dành sự trân trọng cho một bộ phận ốc vít thường bị xem nhẹ, đó chính là chiếc vòng đệm.

Trong các đoạn văn sau, chúng ta sẽ tìm hiểu về vòng đệm là gì, các loại vòng đệm khác nhau, chức năng của chúng, cách chế tạo, nơi và thời điểm sử dụng chúng – và vâng, chúng ta thậm chí sẽ thảo luận xem vòng đệm có hướng hay không.

Nhìn chung, vòng đệm chỉ đơn giản là một tấm hình đĩa, mỏng như bánh wafer, có một lỗ ở giữa. Mặc dù thiết kế nghe có vẻ thô sơ, nhưng vòng đệm thực chất đảm nhiệm một nhiệm vụ phức tạp. Chúng thường được sử dụng để phân bổ tải trọng của các chi tiết có ren, chẳng hạn như bu lông hoặc vít đầu mũ.

Chúng cũng có thể được sử dụng như các miếng đệm – hoặc trong một số trường hợp – có thể là miếng lót chống mài mòn, thiết bị khóa, hoặc thậm chí được sử dụng để giảm rung động – giống như một vòng đệm cao su. Thiết kế cơ bản của vòng đệm có đường kính ngoài lớn gấp đôi đường kính trong của vòng đệm.

Thông thường được làm bằng kim loại, vòng đệm cũng có thể được làm bằng nhựa hoặc cao su — tùy thuộc vào ứng dụng. Trong máy móc, các mối nối bu lông chất lượng cao yêu cầu vòng đệm thép tôi cứng để ngăn ngừa hiện tượng lõm bề mặt mối nối. Hiện tượng này được gọi là Brinelling. Những vết lõm nhỏ này cuối cùng có thể dẫn đến mất lực siết chặt của bu lông, gây rung giật hoặc rung động quá mức. Khi tình trạng này tiếp diễn, những chuyển động này có thể tăng tốc thành các loại mài mòn khác thường được gọi là bong tróc hoặc mài mòn không kiểm soát.

Vòng đệm cũng giúp ngăn ngừa ăn mòn điện hóa, một hiện tượng xảy ra khi một số kim loại tiếp xúc với nhau. Một kim loại đóng vai trò là cực dương, và kim loại kia là cực âm. Để làm chậm hoặc ngăn chặn quá trình này ngay từ đầu, người ta sử dụng vòng đệm giữa bu lông hoặc đai ốc và kim loại cần nối.

Ngoài việc phân bổ đều áp lực lên chi tiết cần siết chặt và giảm nguy cơ làm hỏng chi tiết, vòng đệm còn tạo ra bề mặt nhẵn cho đai ốc hoặc bu lông. Điều này làm cho mối nối được siết chặt ít có khả năng bị lỏng hơn so với bề mặt siết chặt không bằng phẳng.

Có những loại vòng đệm đặc biệt được thiết kế để tạo độ kín, điểm nối đất, căn chỉnh ốc vít, giữ cố định ốc vít, cách điện hoặc tạo áp lực hướng trục lên mối nối. Chúng ta sẽ thảo luận ngắn gọn về các loại vòng đệm đặc biệt này trong phần văn bản dưới đây.

Chúng ta cũng đã thấy một vài cách sử dụng vòng đệm không đúng cách trong mối nối. Đã có nhiều trường hợp thợ sửa xe nghiệp dư sử dụng bu lông hoặc đai ốc có đường kính quá nhỏ so với bộ phận cần nối. Trong những trường hợp này, đường kính trong của vòng đệm vừa với bu lông, nhưng lại không cho phép đầu bu lông hoặc đai ốc trượt qua lỗ của bộ phận cần nối. Điều này rất dễ gây ra sự cố và tuyệt đối không nên thử trên bất kỳ chiếc xe đua nào.

Thông thường, thợ máy sẽ sử dụng bu lông quá dài nhưng lại thiếu ren, dẫn đến không thể siết chặt mối nối. Việc xếp chồng nhiều vòng đệm lên thân bu lông để làm miếng đệm cho đến khi có thể siết chặt đai ốc cũng nên tránh. Hãy chọn chiều dài bu lông phù hợp. Sử dụng vòng đệm không đúng cách có thể dẫn đến hư hỏng hoặc thương tích.

Nhìn chung, hiện nay trên thế giới có nhiều loại vòng đệm được sản xuất. Một số được chế tạo đặc biệt để sử dụng trong các mối nối gỗ, trong khi một số khác dùng cho mục đích đường ống nước. Khi nói đến nhu cầu ô tô, chuyên gia R&D của ARP, Jay Coombes, cho biết chỉ có năm loại được sử dụng trong bảo dưỡng ô tô. Đó là vòng đệm phẳng (hoặc vòng đệm trơn), vòng đệm chắn bùn, vòng đệm xẻ rãnh (hoặc vòng đệm khóa), vòng đệm hình sao và vòng đệm chèn.

Điều thú vị là bạn sẽ không tìm thấy vòng đệm xẻ rãnh trong danh mục sản phẩm ốc vít khổng lồ của ARP. “Chúng chủ yếu hữu ích với các loại ốc vít đường kính nhỏ trong điều kiện tải trọng thấp,” Coombes giải thích. ARP có xu hướng tập trung vào các loại ốc vít hiệu suất cao dành cho xe đua, hoạt động trong điều kiện tải trọng cao hơn. Có nhiều biến thể của loại vòng đệm này phục vụ các mục đích cụ thể, chẳng hạn như vòng đệm trơn có răng cưa ở mặt dưới.

Vòng đệm phẳng là vật trung gian được ưa chuộng giữa đầu bu lông (hoặc đai ốc) và vật cần gắn. Mục đích chính của nó là phân tán lực siết của bu lông (hoặc đai ốc) để ngăn ngừa hư hại cho bề mặt nối. “Điều này đặc biệt quan trọng đối với các bộ phận bằng nhôm,” Coombes nói.

Viện Tiêu chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ (ANSI) đã đưa ra một bộ tiêu chuẩn cho các loại vòng đệm phẳng thông dụng, quy định hai loại. Loại A được định nghĩa là vòng đệm có dung sai rộng, trong đó độ chính xác không quá quan trọng. Loại B là vòng đệm phẳng có dung sai chặt hơn, trong đó đường kính ngoài được phân loại là hẹp, trung bình hoặc rộng tương ứng với kích thước bu lông (đường kính trong).

Như đã đề cập trước đó, vòng đệm phức tạp hơn nhiều so với một lời giải thích đơn giản từ một tổ chức duy nhất. Trên thực tế, có nhiều loại khác nhau. Hiệp hội Kỹ sư Ô tô (SAE) phân loại vòng đệm trơn theo độ dày vật liệu, với đường kính trong và ngoài nhỏ hơn so với định nghĩa vòng đệm phẳng của Tổ chức Tiêu chuẩn Hoa Kỳ (USS).

Tiêu chuẩn USS là tiêu chuẩn dành cho vòng đệm có kích thước tính bằng inch. Tổ chức này quy định đường kính trong và ngoài của vòng đệm để phù hợp với ren bu lông lớn hoặc thô. Vòng đệm USS thường được sử dụng trong ngành ô tô. Với ba tổ chức quy định ba tiêu chuẩn khác nhau cho vòng đệm trơn, rõ ràng vòng đệm phức tạp hơn nhiều so với vẻ ngoài đơn giản của nó.

Theo ông Coombes của ARP, “Kích thước và chất lượng của vòng đệm cần được xem xét kỹ lưỡng. Nó phải có độ dày và kích thước đủ để phân bổ tải trọng đúng cách.” Ông Coombes nói thêm, “Điều rất quan trọng nữa là vòng đệm phải được mài song song và hoàn toàn phẳng đối với những ứng dụng quan trọng có tải trọng mô-men xoắn cao hơn. Bất cứ điều gì khác đều có thể gây ra hiện tượng tải trước không đều.”

Đây là những vòng đệm có đường kính ngoài lớn hơn nhiều so với đường kính lỗ trung tâm. Chúng cũng được thiết kế để phân tán lực kẹp, nhưng do kích thước lớn hơn, tải trọng được trải đều trên một diện tích lớn hơn. Trong nhiều năm, những vòng đệm này được sử dụng để gắn chắn bùn vào xe, do đó có tên gọi như vậy. Vòng đệm chắn bùn có thể có đường kính ngoài lớn hơn, nhưng thường được làm từ vật liệu mỏng.

Vòng đệm xẻ rãnh có tính linh hoạt theo trục và được sử dụng để ngăn ngừa sự lỏng lẻo do rung động. Ảnh từ www.amazon.com.

Vòng đệm xẻ rãnh, còn được gọi là vòng đệm lò xo hoặc vòng đệm khóa, có tính linh hoạt theo trục. Chúng được sử dụng để ngăn ngừa sự lỏng lẻo do rung động. Nguyên lý hoạt động của vòng đệm xẻ rãnh rất đơn giản: Nó hoạt động như một lò xo để tạo áp lực lên vật cần gắn và đầu bu lông hoặc đai ốc.

ARP không sản xuất các vòng đệm này vì hầu hết các ốc vít đóng vai trò quan trọng trong động cơ, hệ thống truyền động, khung gầm và hệ thống treo đều được siết chặt theo thông số mô-men xoắn cụ thể, tạo ra lực kẹp thích hợp. Gần như không có khả năng ốc vít bị lỏng nếu không sử dụng dụng cụ.

Hầu hết các kỹ sư đều đồng ý rằng vòng đệm lò xo — khi được siết chặt với lực momen xoắn cao hơn thông số kỹ thuật — sẽ bị giãn ra ở một mức độ nhất định. Khi điều đó xảy ra, vòng đệm sẽ mất đi độ đàn hồi và thậm chí có thể làm gián đoạn việc siết chặt chính xác mối nối.

Vòng đệm hình sao có các răng cưa hướng vào trong hoặc ra ngoài theo phương xuyên tâm để bám vào bề mặt vật liệu, ngăn không cho ốc vít bị lỏng. Ảnh từ www.amazon.com.

Vòng đệm hình sao có chức năng gần giống với vòng đệm xẻ rãnh. Chúng được thiết kế để ngăn không cho ốc vít bị lỏng. Đây là loại vòng đệm có các răng cưa hướng tâm (vào trong hoặc ra ngoài) để bám vào bề mặt của chi tiết. Theo thiết kế, chúng được cho là sẽ "bám chặt" vào đầu bu lông/đai ốc và chất nền để ngăn không cho ốc vít bị lỏng. Vòng đệm hình sao thường được sử dụng với các bu lông và ốc vít nhỏ hơn liên quan đến các linh kiện điện.

Để ngăn ngừa sự xoay chuyển, và do đó ảnh hưởng đến độ chính xác của tải trọng ban đầu, ARP đã sản xuất các vòng đệm đặc biệt có răng cưa ở mặt dưới. Ý tưởng là để chúng bám chắc vào vật cần gắn và tạo ra một nền tảng ổn định.

Một loại vòng đệm đặc biệt khác do ARP sản xuất là vòng đệm kiểu chèn. Chúng được thiết kế để bảo vệ phần trên của lỗ, ngăn ngừa hiện tượng mài mòn hoặc sụp đổ phần trên của lỗ. Các ứng dụng phổ biến bao gồm đầu xi lanh, các bộ phận khung gầm và các khu vực chịu mài mòn cao khác cần có vòng đệm.

Điều quan trọng cần lưu ý là chất bôi trơn đóng vai trò then chốt trong việc siết chặt chính xác. Ngoài việc bôi chất bôi trơn lên ren của ốc vít, bạn nên bôi một lượng nhỏ lên mặt dưới của đầu bu lông (hoặc đai ốc) hoặc mặt trên của vòng đệm. Tuyệt đối không bôi trơn mặt dưới của vòng đệm (trừ khi hướng dẫn lắp đặt có ghi khác) vì bạn không muốn nó bị xoay.

Việc chú trọng đến cách sử dụng và bôi trơn vòng đệm đúng cách là điều mà tất cả các đội đua nên cân nhắc.

Tạo bản tin riêng của bạn với nội dung yêu thích từ Chevy Hardcore, gửi trực tiếp vào hộp thư đến của bạn, hoàn toàn MIỄN PHÍ!

Mỗi tuần, chúng tôi sẽ gửi đến bạn những bài viết, tin tức, bài giới thiệu xe và video thú vị nhất về Chevy Hardcore.

Chúng tôi cam kết chỉ sử dụng địa chỉ email của bạn cho những mục đích độc quyền từ Power Automedia Network.