Vòng bi bạc đạn là thành phần thiết yếu của nhiều thiết bị và hệ thống công nghiệp nên việc lựa chọn và bảo trì chúng đúng cách là rất quan trọng. Vòng bi bạc đạn khi hoạt động phải chịu các điều kiện vận hành và ứng suất khác nhau, có thể dẫn đến hư hỏng làm tăng thời gian ngừng hoạt động ngoài kế hoạch gây tổn hại kinh tế nặng nề. Nguyên nhân hư hỏng chính là do bôi trơn các bộ phận lăn của vòng bi bạc đạn không phù hợp (khoảng 80% trường hợp), tiếp theo là lựa chọn vòng bi bạc đạn không phù hợp (10%), lắp đặt không đúng cách (5%), hỏng hóc gián tiếp (4%), và lỗi vật liệu và lỗi sản xuất (dưới 1%). Trong khuôn khổ bài viết này chúng ta cùng phân tích nguyên nhân vòng bi bạc đạn bị hỏng do sử dụng sai chất bôi trơn.
Vòng bi bạc đạn bị hỏng do sử dụng sai mỡ bôi trơn
Vòng bi bạc đạn bị hỏng có tới 80% nguyên nhân do sử dụng mỡ bôi trơn không đúng cách. Điều này bao gồm mỡ bôi trơn không đủ, sử dụng mỡ bôi trơn không phù hợp hoặc nhiệt độ quá cao làm suy giảm chất bôi trơn.
Mỡ bôi trơn vòng bi bạc đạn được sử dụng giữa các bề mặt tiếp xúc để giữ cho các bộ phận chuyển động liên tục. Mục đích chính của việc bôi trơn vòng bi bạc đạn là tránh hoặc giảm ma sát giữa kim loại với kim loại giữa bề mặt tiếp xúc lăn và trượt. Các chức năng khác của mỡ bôi trơn gồm có:
- Tản nhiệt từ vòng bi bạc đạn,
- Loại bỏ các hạt mài mòn rắn và chất gây ô nhiễm khỏi bề mặt tiếp xúc lăn,
- Chống ăn mòn,
- Tăng hiệu quả bịt kín của vòng đệm ổ trục.
Việc lựa chọn chất bôi trơn vòng bi bạc đạn phù hợp dựa trên các quyết định xung quanh việc nên chọn dầu hay mỡ ( thường là mỡ dạng bán rắn) và xác định loại phụ gia nào là cần thiết. Sự lựa chọn này phụ thuộc vào một số yếu tố: Tải vận hành, tốc độ và nhiệt độ.
Sử dụng mỡ bôi trơn không đúng cách dẫn đến hư hỏng vòng bi bạc đạn là do: Bôi trơn trong thời gian dài quá lâu mà không thay mới, bôi trơn không phù hợp và nhiễm bẩn bôi trơn.
- Bôi trơn trong thời gian dài quá lâu:
Việc bôi trơn trong thời gian quá dài mà không thay mới gây ra tỷ lệ lớn các hư hỏng sớm (khoảng 20% mỗi loại) và trong hầu hết các trường hợp, chúng có thể được ngăn chặn nếu biết kiểm soát theo dõi chu kỳ thay thế mỡ bôi trơn thích hợp.
- Bôi trơn không phù hợp:
Chất bôi trơn không phù hợp là chất bôi trơn không chứa chất phụ gia phù hợp, không có độ nhớt thích hợp hoặc có thể không được pha chế để sử dụng trong ứng dụng hoặc phạm vi nhiệt độ, tải trọng, tốc độ quay của vòng bi bạc đạn…
- Nhiễm bẩn bôi trơn:
Sự mài mòn có thể là kết quả của việc bôi trơn không đủ. Các bề mặt trở nên xỉn màu ở mức độ thay đổi tùy theo độ thô và tính chất của các hạt mài mòn. Những hạt này tăng dần về số lượng khi sự mài mòn tăng nhanh dẫn đến hỏng ổ trục.
Độ nhớt của dầu gốc quan trọng như thế nào?
Mỡ bôi trơn thành phần cơ bản gồm có dầu gốc, phụ gia và chất làm đặc. Trong đó độ nhớt của dầu gốc đóng vai trò quan trọng nhất đến việc bôi trợn.
Độ nhớt của chất bôi trơn không phù hợp là một trong những nguyên nhân chính gây ra hỏng hóc vòng bi.
Theo ISO 281:2007(E), hiệu quả của chất bôi trơn chủ yếu được xác định bởi mức độ tách biệt bề mặt giữa các bề mặt tiếp xúc lăn. Nếu muốn hình thành màng tách chất bôi trơn thích hợp, chất bôi trơn phải có độ nhớt tối thiểu nhất định khi ứng dụng đạt đến nhiệt độ vận hành. Điều kiện tách chất bôi trơn được mô tả bằng tỷ số độ nhớt, κ, là tỷ số giữa độ nhớt động học thực tế, v, với độ nhớt động học tham chiếu, v1.
Để tạo thành một màng bôi trơn đầy đủ giữa các bề mặt tiếp xúc lăn, chất bôi trơn phải giữ được độ nhớt tối thiểu nhất định khi ở nhiệt độ vận hành. Tuổi thọ ổ trục có thể được kéo dài bằng cách tăng độ nhớt vận hành, độ nhớt động học tham chiếu, có thể được ước tính bằng sơ đồ dưới, tùy thuộc vào tốc độ vòng bi và đường kính bước, Dpw, hoặc được tính theo các phương trình (2) và (3) [6]:
Việc tính toán κ dựa trên dầu khoáng và bề mặt mương ổ trục được gia công với chất lượng chế tạo tốt. Sơ đồ trong hình 4 và các phương trình (2) và (3) cũng có thể được sử dụng gần đúng cho các loại dầu tổng hợp như Hhydrocarbon tổng hợp (SHC), trong đó chỉ số độ nhớt lớn hơn (ít thay đổi độ nhớt theo nhiệt độ) được bù bằng áp suất lớn hơn – hệ số độ nhớt đối với dầu khoáng, và do đó, màng dầu giống nhau được hình thành ở các nhiệt độ vận hành khác nhau nếu cả hai loại dầu có cùng độ nhớt ở 40 °C. Sơ đồ trong hình 4 và các phương trình (2) và (3) áp dụng như nhau cho độ nhớt của dầu gốc của mỡ bôi trơn. Với việc bôi trơn bằng mỡ, các tiếp điểm có thể hoạt động trong tình trạng kém nghiêm trọng do khả năng chảy của mỡ kém dẫn đến bôi trơn kém và có thể giảm tuổi thọ.
Độ nhớt động học của dầu phụ thuộc vào nhiệt độ vận hành ổ trục. Hình 5 thể hiện biểu đồ so sánh độ nhớt động học của dầu – nhiệt độ vận hành nhằm mục đích lựa chọn dầu bôi trơn có đặc tính độ nhớt phù hợp với một ứng dụng.
Dòng chảy càng nhanh thì độ nhớt càng thấp và ngược lại. Nếu độ nhớt quá thấp, màng dầu sẽ không hình thành và bề mặt tiếp xúc của ổ trục sẽ bị hư hỏng. Ngược lại, khi độ nhớt quá cao thì lực cản nhớt cũng sẽ lớn và nhiệt độ do ma sát sẽ cao. Trong cả hai trường hợp, độ lớn (các điểm cao được gia công cực nhỏ) của các bề mặt bộ phận ổ trục có thể tiếp xúc với nhau, ban đầu gây ra tình trạng mờ hoặc nhòe, sau đó là bám dính tại các điểm tiếp xúc. Việc vòng bi bạc đạn bị hỏng là điều không thể tránh khỏi.
Lựa chọn chất bôi trơn phù hợp cho vòng bi bạc đạn
Trong các ứng dụng chịu tải nặng, chẳng hạn như máy cán, lò nung, lò nướng hoặc quạt nhiệt độ cao, vòng bi có thể tiếp xúc với nhiệt độ cao hơn bình thường ( Từ 200°C-300°C-400°C-…>1000 °C). Đối với những ứng dụng này, việc lựa chọn chất bôi trơn và phương pháp bôi trơn phù hợp là rất quan trọng. Trong các ứng dụng công nghiệp có hai loại chất bôi trơn thích hợp sử dụng ở nhiệt độ cao: Mỡ bôi trơn gốc Calcium Sunfonat, Gốc đất sét, Gốc Lithium Complex, Flo,… và các phụ gia bôi trơn rắn Graphite và MoS2…
Chất bôi trơn bằng mỡ được sử dụng cho 90% các loại vòng bi. Lượng mỡ được sử dụng sẽ phụ thuộc vào nhiều yếu tố liên quan đến các thông số kích thước và hình học của vỏ, giới hạn về không gian, tốc độ làm việc của ổ trục và loại mỡ được sử dụng. Theo nguyên tắc chung, vòng bi bạc đạn và vỏ của chúng phải được lấp đầy từ 30 đến 60% chất bôi trơn. Nếu tốc độ làm việc và nhiệt độ tăng thì nên sử dụng ít dầu mỡ hơn. Nếu lượng mỡ quá nhiều, nhiệt độ sẽ tăng lên, có thể làm cho mỡ mềm ra và có thể xuất hiện rò rỉ cục bộ. Theo thời gian, mỡ sẽ mất đi đặc tính và mỡ mới phải được bổ sung theo định kỳ thích hợp. Khoảng thời gian bôi trơn lại phụ thuộc vào loại ổ trục, thông số kích thước, tốc độ làm việc và nhiệt độ của ổ trục.
Trong các ứng dụng công nghiệp, bôi trơn bằng dầu được sử dụng nếu các bộ phận liền kề của máy cũng được cung cấp dầu hoặc nếu nhiệt sinh ra phải được tiêu tán bởi chất bôi trơn. Việc tản nhiệt là cần thiết nếu tốc độ quay cao và/hoặc tải trọng cao xảy ra hoặc nếu ổ trục tiếp xúc với nhiệt độ cao. Trong trường hợp này, khoảng thời gian bôi trơn lại phụ thuộc vào điều kiện vận hành ổ trục (nhiệt độ, tốc độ, tải trọng,…), lượng dầu và loại dầu được sử dụng. Nếu sử dụng phương pháp bôi trơn trong bể dầu khi nhiệt độ vận hành khoảng 50°C thì khoảng thời gian bôi trơn lại sẽ là một năm. Đối với điều kiện hoạt động từ 70 đến 100°C, nên thay dầu ba tháng một lần. Dù sao đi nữa, điều quan trọng là hệ thống bôi trơn và tình trạng hư hỏng phải được kiểm tra thường xuyên để xác định việc thay dầu/
Một loại bôi trơn vòng bi khác là bôi trơn rắn hoặc khô. Phương pháp này được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp, nơi vòng bi lăn chịu tải nặng, chuyển động tương đối chậm và nhiệt độ làm việc cao. Bôi trơn rắn rất hiệu quả và mang lại thời gian chạy tương đối dài. Chất bôi trơn rắn được sử dụng phổ biến nhất là than chì và molypden disulphide. Các chất bôi trơn rắn này được áp dụng cho bề mặt mương ở dạng bột lỏng, sơn mài trượt hoặc bột nhão. Chất bôi trơn Graphite và molybdenum disulphide MoS2 có thể được sử dụng ở nhiệt độ hoạt động cao lên tới 1100 °C.
Kết luận
Xem xét các thực tế đã đề cập ở trên, nguyên nhân phổ biến nhất gây ra hỏng hóc vòng bi bạc đạn là do bôi trơn, cho dù đó là lựa chọn chất bôi trơn kém, ứng dụng kém, nhiễm bẩn chất bôi trơn hoặc xuống cấp chất bôi trơn. Cần hiểu rằng việc bôi trơn đúng cách và chính xác mang lại cơ hội tiết kiệm chi phí, bằng cách loại bỏ không chỉ những hỏng hóc nghiêm trọng mà còn cả những hỏng hóc về chức năng ảnh hưởng đến sản xuất và kéo dài tuổi thọ của nhiều bộ phận được bôi trơn khác trong hệ thống.
Thông tin liên hệ
- Địa chỉ: Số 6, Đường Phạm Thận Duật, Phường Thạnh Mỹ Lợi, Thành phố Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh
- Hotline: 0977868803
- Zalo: 0977868803
- Email: cskh@maianduc.com
- Website: www.maianduc.vn
- Facebook: facebook.com/MaiAnDucJSC