Ảnh hưởng của chất bôi trơn đối với độ tin cậy của ổ lăn

Ảnh hưởng của chất bôi trơn đối với độ tin cậy của ổ lăn .Để đảm bảo hoạt động đáng tin cậy của ổ lăn, việc bôi trơn đúng cách là một yếu tố quan trọng và thường bị bỏ qua. Mục đích chính của chất bôi trơn là ngăn cách các bề mặt kim loại của các thành phần của ổ trục bằng một lớp màng bôi trơn mỏng để tránh mài mòn. Đồng thời, màng bôi trơn làm giảm ma sát và do đó tiêu hao công suất, dẫn đến giảm tiêu thụ năng lượng của toàn hệ thống.

Gần 40 phần trăm của tất cả các hỏng hóc sớm của ổ trục là do các vấn đề về bôi trơn. Lý do cho điều này rất đa dạng, nhưng chúng thường bắt đầu từ những sai lầm trong quá trình lắp đặt vòng bi cũng như bảo trì không đúng cách, chẳng hạn như không bôi trơn lại đúng hạn.

Một số vấn đề có thể bắt nguồn từ giai đoạn thiết kế của một ứng dụng, trong đó quá ít chú ý đến việc bố trí ổ trục và hệ thống bôi trơn, vì loại ổ trục được sử dụng thường ảnh hưởng đến yêu cầu bôi trơn.

Các tiêu chí khác để lựa chọn chất bôi trơn thích hợp bao gồm tải trọng của ổ trục, nhiệt độ vận hành, nhiệt độ môi trường xung quanh ổ trục, phạm vi tốc độ ổ trục và khả năng nhiễm bẩn của ổ trục. Ngoài các yếu tố kỹ thuật này, chi phí của cả chất bôi trơn và hệ thống bôi trơn phải được xem xét.

Ảnh hưởng của việc bôi trơn đến hoạt động của ổ trục có thể được nhìn thấy trong ba ví dụ sau.

Vòng bi lăn hình trụ trong hộp số

Là một phần của quá trình xem xét lý thuyết về các ổ trục trong hộp số ngắt điện, việc bôi trơn đã được nghiên cứu kỹ hơn. Người ta thấy rằng, trong các điều kiện vận hành nhất định, độ nhớt của chất bôi trơn quá thấp để tạo thành một lớp màng bôi trơn đủ hiệu quả. Tăng mài mòn và giảm tuổi thọ sẽ là kết quả hợp lý. Vì vậy, việc sử dụng dầu bôi trơn nhớt hơn hoặc đặc hơn đã được khuyến khích.

Để đảm bảo an toàn, một thử nghiệm thực tế đã được thực hiện trong đó hai hộp số giống nhau được đổ đầy dầu bôi trơn để so sánh và chạy trong khoảng thời gian 500 giờ. Trong các kết quả sau đó, sự đổi màu và các dấu hiệu mòn ban đầu có thể nhìn thấy rõ ràng trên các bề mặt chức năng của ổ trục chạy với dầu loãng hơn (Hình 1). Các ổ trục hoạt động với dầu dày hơn không có bất kỳ dấu hiệu mài mòn nào (Hình 2).

Việc lo sợ rằng dầu đặc hơn sẽ dẫn đến tiêu hao công suất cao hơn được chứng minh là không có cơ sở. Ngược lại, hộp số có nhiều nhớt hơn sẽ ít hao hụt hơn và giảm nhiệt độ vận hành. Điều này có thể là do sự tách biệt tốt hơn của các bề mặt kim loại đang hoạt động, điều này bù đắp cho ma sát chất lỏng cao hơn một chút.

Vòng bi lực đẩy hình cầu trong máy bơm nước làm mát

Trong các thử nghiệm trên một máy bơm nước làm mát cỡ lớn – một máy bơm bê tông có trục thẳng đứng trong vỏ bê tông đúc (Hình 3) – ổ trục ở đầu truyền động liên tục vượt quá nhiệt độ hoạt động cho phép của nó, dẫn đến việc tắt máy tự động. Khi kiểm tra kỹ hơn, việc sử dụng chất bôi trơn không phù hợp cho ứng dụng này đã được xác định là thủ phạm. Dầu được đề cập là dầu thủy lực nguyên chất, không đáp ứng các yêu cầu của ổ trục về mặt thành phần, tức là phụ gia hoặc độ nhớt.

Nhiệt độ vận hành đo được cao là kết quả trực tiếp của sự tiếp xúc kim loại và tạo ra ma sát, đặc biệt là giữa các mặt bên của các bộ phận cán và môi dẫn hướng của vòng đệm định vị trục (xem Hình 4). Điều này gây ra thiệt hại không thể phục hồi cho các khu vực chức năng của vòng bi trong một thời gian ngắn, ảnh hưởng đến hoạt động lâu dài đáng tin cậy. Các vòng bi đã phải được thay thế với chi phí đáng kể.

Bằng cách thay đổi sang loại dầu nhớt phù hợp được lựa chọn cho các thông số ứng dụng và sử dụng ổ trục lăn hình cầu, đã đạt được sự tách biệt đáng tin cậy giữa các bề mặt tiếp xúc và nhiệt độ vận hành thấp. Nhà máy hiện đã được vận hành không có sự cố kể từ năm 2009.

Vòng bi rãnh sâu trong máy bơm trục vít

Máy bơm trục vít trong ví dụ này cung cấp nhiên liệu – cả dầu nặng và nhẹ – cho động cơ diesel. Để cho phép dầu dễ dàng được bơm và bơm vào buồng đốt, đầu tiên nó được làm nóng. Do đó, các ổ trục vít cũng tiếp xúc với nhiệt độ cao của dầu nhiên liệu.

Để thực hiện khái niệm vòng bi đơn giản theo yêu cầu của khách hàng, tức là vòng bi rãnh sâu với các con dấu tích hợp, một phân tích lý thuyết về thiết lập đã được tiến hành. Ở nhiệt độ vòng bi ước tính của khách hàng là 150 độ C, một giải pháp thỏa đáng là điều không cần bàn cãi, vì tuổi thọ của chất bôi trơn được tính toán dựa trên nhiệt độ hoạt động này và tuổi thọ liên quan của vòng bi sẽ thấp hơn giá trị yêu cầu.

Sau khi tham vấn thêm, một phép đo nhiệt độ được thực hiện trên thiết lập thử nghiệm để xác định các điều kiện vận hành thực tế. Kết quả là nhiệt độ ổ trục tối đa chỉ là 130 độ C. Bằng cách chọn loại mỡ phù hợp với phạm vi nhiệt độ này và bằng cách tối đa hóa lượng mỡ trong ổ trục, tuổi thọ sử dụng theo quy định có thể đạt được.

Cải thiện độ tin cậy của vòng bi

Như có thể thấy từ những ví dụ này, độ tin cậy hoạt động và độ bền của vòng bi có thể được cải thiện đáng kể bằng cách đánh giá và điều chỉnh chính xác việc bôi trơn. Điều này cũng giúp giảm chi phí ban đầu và tránh các chi phí khác liên quan đến việc hỏng ổ trục sớm. Theo nguyên tắc chung, vấn đề bôi trơn càng sớm được giải quyết, các vấn đề tiềm ẩn có thể được xử lý dễ dàng và hiệu quả hơn