Tải trọng động C (dynamic load rating, còn ký hiệu là C_r cho hướng tâm hoặc C_a cho dọc trục) là giá trị tải không đổi, hướng tâm, mà một nhóm vòng bi giống hệt nhau có thể chịu trong điều kiện tiêu chuẩn để đạt tuổi thọ danh định L₁₀ = 1.000.000 vòng.
Đây là thông số nền tảng để tính toán tuổi thọ vòng bi theo ISO 281 — xem hướng dẫn tính toán tại bài tính toán tuổi thọ vòng bi và chọn vòng bi tang trống cho ứng dụng tải nặng cần C cao. Công thức cơ bản: L₁₀ = (C/P)^p, trong đó P là tải tương đương, p = 3 cho bi cầu và p = 10/3 cho con lăn. Tải trọng C do nhà máy thử nghiệm — không phải giá trị ước tính — theo điều kiện thử chuẩn hóa của ISO. Hai vòng bi cùng kích thước từ hai hãng khác nhau có thể có C khác nhau tới 5–10% tùy quy trình sản xuất.
Ý nghĩa thực tế của giá trị C
C = 32,5 kN cho 6308 có nghĩa: nếu 100 vòng bi 6308 chạy ở tải 32,5 kN liên tục, 90 chiếc sẽ đạt ít nhất 1.000.000 vòng (khoảng 56 giờ ở 300 rpm) trước khi xuất hiện bong tróc do mỏi. Con số này là giới hạn thống kê, không phải giới hạn phá hủy ngay.
Trong thực tế vận hành, tải thường nhỏ hơn C nhiều lần. Ví dụ: động cơ 15 kW, tải hướng tâm 5 kN dùng vòng bi 6308 (C=32,5 kN) → tỷ số C/P = 6,5. Tuổi thọ L₁₀ = 6,5³ × (1.000.000/n×60) giờ. Ở 1.450 rpm: L₁₀ ≈ 16.400 giờ — tương đương gần 2 năm vận hành ba ca liên tục.
Giá trị C tăng theo: đường kính ngoài D lớn hơn, số lượng phần tử lăn nhiều hơn, và đường kính phần tử lăn lớn hơn. Vòng bi con lăn trụ có C cao hơn vòng bi cầu cùng kích thước 50–100% vì tiếp xúc đường phân tán tải tốt hơn.
So sánh C theo mã vòng bi thực tế
Hiểu C qua so sánh cụ thể giúp chọn vòng bi nhanh hơn bảng tra.
| Mã vòng bi | d (mm) | D (mm) | C (kN) | C₀ (kN) | Loại |
|---|---|---|---|---|---|
| 6205 | 25 | 52 | 14,8 | 7,8 | Bi cầu rãnh sâu |
| 6308 | 40 | 90 | 32,5 | 21,2 | Bi cầu rãnh sâu |
| NU308 | 40 | 90 | 55,0 | 60,0 | Con lăn trụ |
| 30207 | 35 | 72 | 56,0 | 63,0 | Con lăn côn |
| 22220 EK | 100 | 180 | 365,0 | 490,0 | Con lăn tang trống |
NU308 và 30207 có C gấp đôi 6308 dù kích thước D tương đương (90 vs 72 mm) — minh họa rõ ưu thế tiếp xúc đường so với tiếp xúc điểm.
Ví dụ tính toán chọn vòng bi
Tại một nhà máy giấy ở Phú Thọ, trục con lăn cán giấy cần: tải hướng tâm P = 40 kN, tốc độ n = 960 rpm, yêu cầu tuổi thọ L₁₀h ≥ 20.000 giờ. Tính C cần thiết:
L₁₀ (triệu vòng) = L₁₀h × n × 60 / 10⁶ = 20.000 × 960 × 60 / 10⁶ = 1.152 triệu vòng
C cần thiết = P × L₁₀^(1/3) = 40 × 1.152^(1/3) = 40 × 10,46 = 418 kN (cho bi cầu, p=3)
Với con lăn (p=10/3): C = 40 × 1.152^(3/10) = 40 × 6,07 = 243 kN → chọn 22220 EK/C3 (C=365 kN) đủ điều kiện với hệ số dự trữ 1,5.