Một trong những đặc điểm xác định của vòng bi lăn hình cầu là sự sắp xếp của hai hàng con lăn (thường là con lăn hình trụ hoặc hình thùng) chạy song song với trục. Thiết kế này cho phép ổ trục chịu được cả tải trọng hướng tâm và tải trọng trục theo hai hướng cùng một lúc. Bằng cách phân phối tải trọng trên hai hàng con lăn, vòng bi tang trống có thể chịu tải cao hơn nhiều so với vòng bi một hàng, khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng liên quan đến máy móc hoặc thiết bị hạng nặng chịu áp lực đáng kể.
Vòng ngoài hình cầu của ổ trục là một đặc điểm thiết kế quan trọng khác ảnh hưởng đáng kể đến khả năng chịu tải của nó. Vòng ngoài được thiết kế có hình dạng lõm (hình cầu), cho phép ổ trục có thể điều chỉnh độ lệch trục. Thiết kế này cho phép các con lăn duy trì sự tiếp xúc nhất quán với mương, ngay cả khi trục hơi lệch. Hình dạng hình cầu giúp phân phối tải trọng đồng đều hơn trên các con lăn, giảm nguy cơ căng thẳng và mài mòn cục bộ. Điều này mang lại khả năng hỗ trợ tải hướng tâm tốt hơn và giảm khả năng hỏng ổ trục do lệch trục hoặc tải lệch.
Trong vòng bi tang trống, các con lăn thường được bố trí nghiêng một góc với trục của ổ trục, giúp chịu tải trọng dọc trục. Thiết kế tiếp xúc góc này cho phép các con lăn chịu cả tải trọng hướng tâm (tác dụng vuông góc với trục) và tải trọng trục (tác dụng dọc theo trục của trục) hiệu quả hơn. Hướng của con lăn cũng tối đa hóa diện tích tiếp xúc bề mặt của chúng với vòng trong, giúp tăng cường phân bổ tải trọng và góp phần nâng cao khả năng chịu tải tổng thể của ổ trục. Khả năng xử lý các tải trọng kết hợp (cả hướng kính và hướng trục) mà không bị biến dạng hoặc hư hỏng đáng kể là một trong những lý do khiến vòng bi tang trống vượt trội trong các ứng dụng chịu tải nặng.
Hình dạng bên trong của vòng bi tang trống đảm bảo rằng các con lăn tạo ra diện tích tiếp xúc lớn với cả mương bên trong và bên ngoài. Bề mặt tiếp xúc lớn này giúp phân phối tải đều trên nhiều điểm, giảm áp lực lên bất kỳ điểm nào của ổ trục. Sự phân bổ tải trọng này giúp cải thiện khả năng chịu tải của ổ trục và giảm khả năng mài mòn hoặc hư hỏng các mương và con lăn, ngay cả trong điều kiện tải trọng cao.
Vòng bi cầu được thiết kế để tự căn chỉnh, đây là một tính năng quan trọng cho các ứng dụng nặng, trong đó trục lệch có thể xảy ra do giãn nở nhiệt, độ lệch hoặc lắp đặt không chính xác. Thiết kế tự căn chỉnh giúp duy trì sự tiếp xúc đồng đều của con lăn với mương, ngay cả khi trục không được căn chỉnh hoàn hảo. Điều này làm giảm khả năng phân bố tải không đều, ngăn ngừa ứng suất cục bộ và tăng khả năng hỗ trợ tải cao hơn của ổ trục mà không bị hỏng. Tính linh hoạt cao hơn để chịu được độ lệch trong khi vẫn chịu được tải trọng hướng tâm và hướng trục đáng kể là một trong những lý do khiến vòng bi tang trống thường được sử dụng trong các điều kiện đầy thách thức.
Bản thân thiết kế của con lăn, chẳng hạn như đường kính, chiều dài và hình dạng, đóng một vai trò quan trọng trong việc nâng cao khả năng chịu tải. Trong vòng bi tang trống, các con lăn thường lớn hơn và có hình dạng thùng hoặc hình côn, giúp tối đa hóa diện tích tiếp xúc mang tải. Hình học được tối ưu hóa này đảm bảo tải được phân bổ đều hơn trên các con lăn, giảm nguy cơ tải điểm, mài mòn sớm và hỏng hóc sớm. Diện tích tiếp xúc lớn hơn và hình dạng tối ưu của con lăn làm tăng khả năng chịu tải tổng thể của ổ trục.
Hình dạng bên trong của vòng bi tang trống cũng góp phần tạo nên độ cứng của chúng, giúp nâng cao hơn nữa khả năng chịu tải của chúng. Vòng bi cứng hơn có khả năng chống biến dạng tốt hơn dưới tải nặng, đảm bảo tải được hỗ trợ liên tục mà không ảnh hưởng đến hiệu suất hoặc tuổi thọ của vòng bi. Khả năng duy trì độ cứng trong điều kiện tải trọng cao cho phép vòng bi tang trống xử lý cả lực hướng tâm và lực dọc trục một cách hiệu quả, khiến chúng phù hợp với máy móc và thiết bị hạng nặng.
