Bôi Trơn Vòng Bi

Nguyên lý cơ bản

Bôi trơn và bảo trì vòng bi rất quan trọng với mục đích duy nhất là để cho vòng bi hoạt động đáng tin cậy và kéo dài tuổi thọ cho nó.

Chức năng của chất bôi trơn

• Tạo thành một màng bôi trơn trên các bề mặt tiếp xúc có đủ khả năng chịu tải, do đó ngăn ngừa mài mòn và giảm tuổi thọ vòng bi.
• Tản nhiệt trong trường hợp sử dụng bôi trơn bằng dầu
• Bôi trơn mỡ giúp bổ sung cho vòng bi chống lại sự xâm nhập của các chất gây ô nhiễm rắn và lỏng
• Giảm tiếng ồn vận hành
• Chống ăn mòn

Lựa chọn loại hình bôi trơn

Bôi trơn bằng dầu hoặc mỡ

Việc lựa chọn sử dụng bôi trơn bằng dầu hay mỡ cần được xác định càng sớm càng tốt trong quá trình thiết kế.

Các yếu tố sau quyết định loại hình bôi trơn và lượng chất bôi trơn cần thiết:

• Điều kiện hoạt động
• Kiểu dáng và kích thước ổ đỡ
• Cấu trúc liền kề
• Cấp liệu bôi trơn

Bôi trơn bằng mỡ

Tiêu chí lựa chọn bôi trơn bằng mỡ gồm:

• Ít yêu cầu thiết kế
• Hành động niêm phong
• Hiệu quả chứa dầu mỡ
• Tuổi thọ cao với ít công việc bảo dưỡng (có thể bôi trơn suốt vòng đời trong một số trường hợp)
• Nếu cần bôi trơn lại, có thể cần cung cấp các khu vực thu gom mỡ cũ và ống dẫn
• Mỡ không tản nhiệt
• Không có khả năng rửa sạch các mãnh vỡ mài mòn và các hạt khác

Bôi trơn bằng dầu

Một số tiêu chí bôi trơn bằng dầu bạn nên biết:

• Phân bố và cung cấp chất bôi trơn tốt đến các vùng tiếp xúc
• Có thể tản nhiệt từ vòng bi (quan trọng chủ yếu ở tốc độ và/hoặc tải trọng cao)
• Rửa sạch các mảnh vỡ mài mòn
• Giảm thiểu tổn thất ma sát với lượng bôi trơn tối thiểu
• Yêu cầu nhiều công việc hơn về cấp liệu và niêm phong

Trong điều kiện hoạt động khắc nghiệt (nhiệt độ rất cao, chân không, môi trường có chất ăn mòn) có thể sử dụng các phương pháp bôi trơn đặc biệt như chất bôi trơn rắn sau khi tham khảo ý kiến của Schaeffler.

Thiết kế cấp liệu bôi trơn

Tuân theo hướng dẫn

Các đường dẫn và lỗ bôi trơn trên vỏ trục cần:

• Dẫn trực tiếp đến lỗ bôi trơn trên vòng bi lăn
• Càng ngắn càng tốt

Cần cung cấp một đường cấp riêng cho mỗi vòng bi. Đảm bảo các đường dẫn được đổ đầy chất bôi trơn; cần xả khía đường dẫn nếu cần thiết. Thực hiện theo hướng dẫn của nhà sản xuất thiết bị bôi trơn.

Bôi trơn bằng mỡ (Grease lubrication)

Mỡ được phân biệt dựa trên chất làm đặc có thành phần khác nhau và dầu gốc.

Thành phần của mỡ

Mỡ thông thường có xà phòng kim loại làm chất làm đặc và dầu gốc thoáng. Chúng cũng chứa các phụ gia. Các phụ gia này ảnh hưởng cụ thể đến các đặc tính liên quan đến chống mài mòn, chống ăn mòn hoặc chống lão hóa. Tuy nhiên, những kết hợp của các phụ gia này không hoàn toàn hiệu quả trên mọi phạm vi nhiệt độ và tải trọng.

Mỡ có những hành vi rất khác nhau để phản ứng với các tác động của môi trường như nhiệt độ và độ ẩm.

Kiểm tra tính tương thích của chất bôi trơn

Mỡ bôi trơn cần phải luôn được kiểm tra tính tương thích với các yếu tố sau:

• Các loại chất bôi trơn khác
• Chất chống ăn mòn
• Nhựa nhiệt dẻo, nhựa nhiệt cứng và elastomer
• Kim loại nhẹ và kim loại màu
• Sơn phủ
• Chất tạo màu và sơn
• Ngoài ra, khi đánh giá tính tương thích với môi trường, cần chú ý đến độ độc hại, khả năng phân hủy sinh học và mức độ ô nhiễm nước của chất bôi trơn.

Đặc tính của mỡ bôi trơn

Phụ thuộc vào các yếu tố sau:

• Dầu gốc
• Độ nhớt của dầu gốc (quan trọng với dải tốc độ)
• Chất làm đặc (độ bền cắt quan trọng đối với dải tốc độ)
• Các phụ gia

Độ cứng của mỡ

Mỡ được phân loại theo độ cứng (phân loại NLGI theo DIN 51818). Đối với vòng bi lăn, nên ưu tiên sử dụng các loại mỡ có độ cứng NLGI 1, 2, 3.

Lựa chọn mỡ bôi trơn phù hợp

Lựa chọn mỡ phụ thuộc vào điều kiện hoạt động của vòng bi. Mỡ bôi trơn cho vòng bi lăn loại K theo tiêu chuẩn DIN 51825 là phù hợp.

Cần lựa chọn mỡ bôi trơn theo các điều kiện hoạt động của vòng bi.

• Nhiệt độ
• Điều kiện áp suất
• Tốc độ
• Nước và độ ẩm

Phạm vi nhiệt độ hoạt động

Mỡ phải phù hợp với nhiệt độ hoạt động của vòng bi

Phạm vi nhiệt độ hoạt động của mỡ phải tương ứng với dải nhiệt độ hoạt động có thể của vòng bi lăn

Nhà sản xuất mỡ sẽ cung cấp thông tin về phạm vi nhiệt độ hoạt động cho mỡ bôi trơn vòng bi lăn loại K theo tiêu chuẩn DIN 51825

Giới hạn trên được xác định theo tiêu chuẩn DIN 51821 bằng cách thử nghiệm trên thiết bị thử mỡ bôi trơn vòng bi lăn FAG FE9. Ở nhiệt độ hoạt động trên thì bài thử phải đạt được tỷ lệ hỏng hóc 50% (F50) tối thiểu 100h.

Giới hạn dưới được xác định theo tiêu chuẩn DIN 51825 bằng cách đo áp suất chảy. Áp suất chảy của mỡ là áp suất cần thiết để đẩy dòng mỡ qua một vói có kích thước xác định. Đối với mỡ loại K, áp suất chảy ở nhiệt độ hoạt động dưới phải nhỏ hơn 1 400 mbar.

Tuy nhiên, việc sử dụng áp suất chảy để xác định nhiệt độ hoạt động dưới chỉ cho biết liệu mỡ có thể di chuyển ở nhiệt độ này hay không. Thông số này không thể dùng để đánh giá độ phù hợp của mỡ để sử dụng trong vòng bi lăn ở nhiệt độ thấp.

Do đó, ngoài việc xác định nhiệt độ hoạt động dưới của mỡ, mô-men má sát ở nhiệt độ thấp cũng được xác định theo tiêu chuẩn ASTM D 1478 hoặc IP 186/93. Ở nhiệt độ hoạt động dưới, mô-men khởi động không được vượt quá 1 000 Nmm và mô-men vận hành không được vượt quá 100 Nmm.

Schaeffler khuyến nghị sử dụng mỡ bôi trơn theo nhiệt độ vòng bi thường gặp trong phạm vi hoạt động tiêu chuẩn để đạt được hiệu quả bôi trơn đáng tin cậy và tuổi thọ hoạt động chấp nhận được của mỡ.

Ở nhiệt độ thấp, mỡ giải phóng rất ít dầu góc. Điều này có thể dẫn đến thiếu hụt chất bôi trơn. Do đó, Schaeffler khuyến nghị không nên sử dụng mỡ bôi trơn dưới nhiệt độ giới hạn liên tục thấp ϑ_{lower limit} một cách thường xuyên. Nhiệt độ này xấp xỉ 20K cao hơn nhiệt độ hoạt động dưới của mỡ do nhà sản xuất cung cấp.

Nhiệt độ giới hạn liên tục trên ϑ_{upper limit} không được vượt quá để tránh giảm tuổi thọ hoạt động của mỡ do nhiệt độ.

Ở nhiệt độ thấp liên tục (như trong các ứng dụng kho lạnh) cần đảm bảo rằng mỡ giải phóng đủ dầu tương ứng với loại vòng bi.

Một số đặc điểm khác của Bôi Trơn Bằng Mỡ:

• Đặc tính áp suất: Các tính chất ấp suất phụ thuộc vào độ nhớt. Độ nhớt ở nhiệt độ hoạt động phải đủ cao để hình thành màng bôi trơn có khả năng chịu tải. Ở tải trọng cao nên sử dụng mỡ có đặc tính EP (“extreme pressure”) và độ nhớt dầu gốc cao (mỡ KP theo DIN 51825)
• Tốc độ: Thông số tốc độ n · d_M là yếu tố quan trọng để chọn mỡ bôi trơn. Chọn mỡ tốc độ cao cho vòng bi lăn tốc độ cao hoặc mô-men khởi động thấp. Chọn mỡ tốc độ thấp cho vòng bi lăn tốc độ thấp. Lực ly tâm > 500 · g có thể gây tách mỡ (chất làm đặc và dầu nền).
• Nước và độ ẩm: Nước làm giảm tuổi thọ hoạt động, sự có mặt của nước trong mỡ bôi trơn ảnh hưởng xấu đến tuổi thọ hoạt động của vòng bi.
• Tuổi thọ hoạt động của dầu mỡ: tuổi thọ hoạt động của mỡ t_fG được áp dụng trong trường hợp tuổi thọ này thấp hơn tuổi thọ tính toán của vòng bi và vòng bi không được bôi trơn.
• Thời gian bảo quản: thông thường, mỡ có thể được bảo quản trong 3 năm. Chất bôi trơn bị lão hóa do tác động của môi trường. Luôn luôn cần tuân thủ theo thông tin do nhà sản xuất chất bôi trơn cung cấp.

Bôi trơn bằng dầu (Oil Lubrication)

Dầu khoáng hoặc dầu tổng hợp đều thích hợp. Đối với việc bôi trơn các vòng bi lăn thì dầu khoáng và dầu tông hợp về cơ bản đều phù hợp. Dầu có gốc dầu khoáng được sử dụng phổ biến nhất. Tối thiểu các dầu này phải đáp ứng các yêu cầu theo tiêu chuẩn DIN 51517 hoặc 51524.

Trong điều kiện vận hành khắc nghiệt hoặc có yêu cầu đặc biệt liên quan đến khả năng chịu dầu, các loại dầu đặc biệt thường là dầu tổng hợp được đem ra sử dụng. Tuy nhiên để đảm bảo bạn nên tham khảo ý kiến của nhà sản xuất dầu nhớt.

Nhiệt độ hoạt động

Nên lấy thống tin từ nhà sản xuất dầu nhớt làm chuẩn để phù hợp với máy móc của bạn.

Lựa chọn dầu phù hợp

Tuổi thọ và khả năng chống mài mòn của bạc đạn đạt được cao hơn với việc tách rời bề mặt tiếp xúc tốt hpn bằng màng bôi trơn. Chọn dầu nhớt phù hợp: tuổi thọ và khả năng chống mài mòn của bạc đạn phụ thuộc nhiều vào việc màng bôi trơn có độ phân tách bề mặt tiếp xúc tốt hơn.

Độ nhớt tham khảo cho dầu khoáng
Tính toán độ nhớt tham chiếu
Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ nhớt
Đặc tính áp suất và phụ gia chống mài mòn
Khả năng tương thích
Khả năng trộn lẫn
Cleanliness
Phương pháp bôi trơn
Thiết kế công trình liền kề để bôi trơn bằng dầu
Dầu bôi trơn phun
Tản nhiệt bằng chất bôi trơn
Thay dầu

Nguồn: Lubrication | Schaeffler medias