Bôi trơn vòng bi lăn – Cách phân tích ứng dụng kịp thời có thể giúp tránh các vấn đề và cắt giảm chi phí

Để đảm bảo hoạt động đáng tin cậy của vòng bi, bôi trơn chính xác là một yếu tố quan trọng, và trong thực tế, tất cả các yếu tố quá thường bị bỏ qua. Mục đích chính của chất bôi trơn là tách các bề mặt kim loại của các bộ phận của vòng bi bằng một màng bôi trơn mỏng để chống mài mòn. Đồng thời, màng bôi trơn làm giảm ma sát và do đó tiêu tán năng lượng, dẫn đến giảm tiêu thụ năng lượng của toàn hệ thống.

Bôi trơn là một yếu tố quan trọng của toàn bộ hệ thống vòng bi và phải được xem xét cẩn thận. Khoảng 40 phần trăm của tất cả các lỗi mang sớm là do vấn đề bôi trơn. Lý do cho điều này rất đa dạng và bắt đầu với những lỗi xảy ra trong quá trình lắp đặt vòng bi cũng như bảo trì không chính xác, chẳng hạn như không thể tái định vị đúng thời gian. Một số vấn đề có thể bắt nguồn từ giai đoạn thiết kế của ứng dụng, với quá ít sự chú ý đến việc bố trí vòng bi và hệ thống bôi trơn, bởi vì loại vòng bi được sử dụng thường ảnh hưởng đến các yêu cầu bôi trơn. Các tiêu chí khác để lựa chọn chất bôi trơn thích hợp là tải trọng vòng bi, nhiệt độ vận hành, nhiệt độ môi trường của vòng bi, phạm vi tốc độ vòng bi và khả năng nhiễm bẩn của vòng bi. Ngoài các yếu tố kỹ thuật, sử dụng ba ví dụ ứng dụng, tác động của bôi trơn lên chức năng của vòng bi đang được minh họa dưới đây.

Vòng bi trụ trong truyền PTO
Là một phần trong việc xem xét lý thuyết về các vòng bi trong hộp số ngắt điện (PTO), việc bôi trơn đã được nghiên cứu kỹ hơn. Nó đã được tìm thấy rằng, trong các điều kiện hoạt động nhất định, độ nhớt của chất bôi trơn quá thấp để tạo thành một màng bôi trơn đủ hiệu quả. Tăng hao mòn và giảm tuổi thọ sẽ là hậu quả hợp lý. Do đó, NKE khuyến nghị sử dụng một loại dầu bôi trơn dày hơn, tức là dày hơn.

Để đảm bảo an toàn, một thử nghiệm thực tế đã được thực hiện, trong đó hai hộp số giống hệt nhau được đổ đầy dầu bôi trơn để so sánh và chạy trong khoảng thời gian 500 giờ. Trong cuộc khảo sát tiếp theo, sự đổi màu và dấu hiệu hao mòn ban đầu có thể thấy rõ trên các bề mặt chức năng của vòng bi chạy với dầu mỏng hơn (Hình 2). Vòng bi hoạt động với dầu dày hơn không có dấu hiệu bị mòn.

Nỗi sợ hãi của khách hàng rằng dầu dày hơn sẽ dẫn đến sự tiêu tán năng lượng cao hơn chứng tỏ không có cơ sở. Ngược lại: hộp số có dầu nhớt hơn biểu hiện tổn thất thấp hơn và do đó cũng làm giảm nhiệt độ vận hành. Điều này có thể được quy cho sự phân tách tốt hơn của các bề mặt kim loại đang hoạt động, nhiều hơn bù cho ma sát chất lỏng cao hơn một chút.

Vòng bi đẩy trong máy bơm nước làm mát cho nhà máy nhiệt điện
Trong quá trình vận hành thử nghiệm máy bơm nước làm mát lớn – bơm xoắn ốc bê tông, tức là bơm ly tâm có trục thẳng đứng trong vỏ bê tông đúc – vòng bi ở đầu ổ đĩa liên tục vượt quá nhiệt độ vận hành cho phép, dẫn đến tự động tắt. Khi kiểm tra kỹ hơn, việc sử dụng chất bôi trơn không phù hợp cho ứng dụng này được xác định là thủ phạm. Dầu trong câu hỏi là một loại dầu thủy lực nguyên chất, không theo bất kỳ cách nào đáp ứng các yêu cầu của vòng bi về cả thành phần, tức là phụ gia hoặc độ nhớt.

Nhiệt độ hoạt động được đo cao là kết quả trực tiếp của tiếp xúc kim loại và dẫn đến ma sát, đặc biệt là giữa các mặt bên của các phần tử lăn và môi dẫn hướng của vòng đệm định vị trục. Điều này dẫn đến thiệt hại không thể khắc phục đối với các khu vực chức năng của vòng bi chỉ trong một thời gian ngắn, có hiệu lực ngăn chặn hoạt động lâu dài đáng tin cậy. Các vòng bi phải được thay thế với chi phí đáng kể.

Bằng cách thay đổi thành một loại dầu nhớt phù hợp được chọn cho các thông số ứng dụng và sử dụng với vòng bi lực đẩy hình cầu, một sự phân tách đáng tin cậy của các bề mặt tiếp xúc và nhiệt độ hoạt động thấp đã đạt được. Nhà máy hiện đã hoạt động không có lỗi từ năm 2009.

Vòng bi cầu trong một máy bơm trục vít
Bơm trục vít trong ví dụ này cung cấp nhiên liệu – cả dầu nặng và nhẹ – cho động cơ diesel hàng hải. Để cho phép dầu được bơm và bơm dễ dàng hơn vào buồng đốt, trước tiên nó được làm nóng. Do đó, vòng bi vít cũng tiếp xúc với nhiệt độ cao của dầu nhiên liệu.

Để có thể nhận ra khái niệm vòng bi đơn giản theo yêu cầu của khách hàng, tức là ổ bi rãnh sâu có con dấu tích hợp, một phân tích lý thuyết về thiết lập đã được tiến hành. Ở nhiệt độ vòng bi + 150 ° C do khách hàng ước tính ban đầu, một giải pháp thỏa đáng đã được đưa ra khỏi câu hỏi: Tuổi thọ của chất bôi trơn được tính dựa trên nhiệt độ vận hành này và tuổi thọ liên quan của vòng bi giảm rõ ràng so với các giá trị cần thiết.

Sau khi tham khảo thêm với khách hàng, 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 chịu lực tối đa của chỉ có chỉ + 130 ° C. Với việc lựa chọn loại mỡ bôi trơn phù hợp với dải nhiệt độ này hợp tác với nhà sản xuất dầu nhờn nổi tiếng và bằng cách tối đa hóa lượng dầu mỡ trong vòng bi, thời gian phục vụ được chỉ định có thể đạt được.

Phần kết luận
Như có thể thấy từ các ví dụ trên, 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 dầu bôi trơn. Điều này cũng giúp giảm chi phí ban đầu và tránh chi phí liên quan đến thất bại mang sớm. Theo nguyên tắc chung, vấn đề bôi trơn càng sớm được giải quyết, các vấn đề tiềm ẩn hiệu quả và dễ dàng hơn về chi phí có thể được giải quyết hoặc tránh được.