Bạc đạn là chi tiết máy có độ chính xác cao, có rất nhiều nguyên nhân dẫn đến giới hạn mỏi của nó dẫn đến tác hại khó lường, trong đó sự quá nhiệt là nguyên nhân chính. Vậy vì sao bạc đạn vòng bi bị quá nhiệt?

Sự quá nhiệt ở bạc đạn vòng bi là sự nóng lên bất thường của nó trong tình trạng hoạt động. Có rất nhiều nguyên nhân dẫn đến sự nhiệt này, sau dây là các nguyên nhân chính:

• Lựa chọn loại dầu mỡ bôi trơn không thích hợp

Dầu mỡ bôi trơn có vai trò bôi trơn, làm giảm đi sự hao mòn do ma sát gây nên, chúng cũng có chức năng truyền và dẫn nhiệt hiệu quả. Do đó, tùy thuộc vào mỗi loại vòng bi, bạc đạn mà nhà sản xuất khuyến cáo sử dụng loại nào cho thích hợp. Có rất nhiều người sử dụng dầu mỡ bôi trơn cho vòng bi mà không cần biết chúng là loại nào? Điều này quả là sai lầm ngay từ bước đầu. Vì mỗi loại dầu mỡ bôi trơn chúng có độ nhớt và hoạt động trong từng điều kiện khác nhau. Do đó để sử dụng đúng loại cần tham khảo khuyến cáo của nhà sản xuất. 

• Sử dụng dầu mỡ bôi trơn quá nhiều

Một số loại vòng bi, bạc đạn nhà sản xuất đã tra dầu, hoặc mỡ bôi trơn. Họ đã tính toán lượng dầu mỡ này phù hợp với chu kỳ vòng đời của vòng bi. Chúng ta mua về lắp đặt và sử dụng luôn mà không cần tra thêm. Có một số người thường mở nắp vòng bi và tra thêm. Điều này là không nên bởi vì khi tra thêm nếu không cùng loại với loại đã có sẵn thì cực kỳ nguy hại. Khi hoạt động, chúng có thể phản ứng do không làm việc ở chế độ cùng nhau, sẽ tạo ra cặn kết dính ảnh hưởng trực tiếp đến vòng bi. Nếu loại dầu mỡ tra vào cùng loại với loại có sẵn điều này cũng không tốt làm giảm đi độ nhớt, giảm đi sự truyền nhiệt do đó ít nhiều ảnh hưởng đến hoạt động của vòng bi.

• Dầu mỡ bôi trơn nhiễm tạp chất

Dầu mỡ bôi trơn bị nhiễm bẩn là tác nhân trực tiếp đến sự quá nhiệt của vòng bi. Bởi vì khi hoạt động các tạp chất được nhà trộn, va chạm, có thể xảy ra phản ứng hóa học làm ảnh hưởng đến độ nhớt và làm mất hẳn tính bôi trơn của dầu mỡ. Do đó sẽ làm cản trở sự hoạt động, chính xác hơn là sinh ma sát lớn, ành hưởng đến sự sinh công của máy móc. Có nhiều trường hợp dầu mỡ nhiễm bẩn hoạt động lâu ngày bị đóng thành keo trơ đến mức máy móc không thể hoạt động được.

• Lựa chọn và Lắp ráp sai bạc đạn vòng bi hay do sai trong thiết kế

Có rất nhiều loại vòng bi được sản xuất để thích ứng nghiệp vụ của từng bộ phận, của từng loại máy móc khác nhau. Chúng ta không thể thay thế vòng bi lắp trong cần trục tải trọng lớn lắp vào hệ thống motor. Mỗi loại vòng bi được các nhà sản xuất quy định chung về các thông số kỹ thuật như: kích thước, tốc độ, mức độ chịu tải… Một người hiểu được thông số của vòng bi đem đối chiếu với hệ thống hoạt động của bộ phận máy móc của mình đó là việc làm thông minh để chọn lựa vòng bi thích hợp nhất. Nhưng nếu bạn không rành về một trong hai điều ở trên xin vui lòng tìm hiểu ý kiến của chuyên gia, hoặc các khuyến cáo của nhà sản xuất. Ngoài ra, bạn nên lựa chọn vòng bi, bạc đạn chính hãng rõ nguồn gốc để bộ máy của bạn hoạt động ổn định hơn.

• Điều kiện vận hành khắc nghiệt hay bạc đạn vòng bi bị quá tải.

Điều kiện vận hành hay điều kiên làm việc của vòng bi là môi trường hoạt động của nó. Điều kiện này có thể là sự hoạt động số vòng quay quá mức giới hạn, mức độ chịu tải lớn, hoạt động trong môi trường ô nhiễm về không khí, nóng, môi trường hóa chất…

Nguyên nhân quan trọng nhất là mất đồng tâm lỗ gối khi lắp đặt. Tôi sẽ tập trung vào vấn đề này nhiều nhất. 

Tổng quát, có hai loại vòng bi: ổ bi cầu và ổ bi đũa. Mỗi loại này có nhiều kiểu kết cấu khác nhau, nhưng cơ bản thì vòng bi cầu là loại bề mặt bi tiếp xúc điểm còn vòng bi đũa là loại tiếp xúc đường. Vòng bi đũa cung cấp khả năng mang tải tốt hơn nên chịu được tải cao hơn vòng bi cầu, nhưng nó lại sinh ra nhiệt nhiều hơn vòng bi cầu.

Các dạng tiếp xúc đường, các dạng hình học của bi đũa, các phương pháp sản xuất và nhiều yếu tố khác đóng vai trò quan trọng trong việc tối thiểu lượng nhiệt sinh ra. Đối với vòng bi đũa côn một dãy, góc lệch tâm (chú ý là chung ta không đề cập tới sự mất đồng tâm giữa trục bơm và trục môtơ mà là sự đồng tâm của các lỗ gối buồng đỡ) chỉ cho phép khoảng 1 phút (1/60 của 1 độ) thì vòng bi có thể bù lượng sai lệch này.Một vài nhà sản xuất vòng bi sử dụng biên dạng logarít mà giúp làm tăng giá trị góc lệch tâm cho phép tới 3 phút (3/60 của 1 độ) của một cung. Điều này là tốt, nhưng không nhiều.

Chúng ta hãy xem ví dụ sau, hình 1 là bơm ly tâm đứng, với khoảng cách 24inch giữa 2 tâm vòng bi của 2 gối đỡ và đường kính trục là 4 inch.

Hãy có cảm nhận về các con số, giả sử đường kính trong của lỗ gối lắp vòng bi là 8 inch. Để duy trì độ lệch tâm của các gối đỡ trong khoảng 1phút (1/60 của 1 độ), chúng ta cần giải quyết mối quan hệ hình học đơn giản:
tan(1 phút)=c/L
Trong đó:
c: độ đồng tâm
L: khoảng cách giữa 2 tâm ổ bi 2 gối
Suy ra C=12 inch x tan(1/60 độ)= 0,003 inch (1mil=0,01 inch = 0,025mm = 25,4 micron)
Nếu các lỗ gối trong ví dụ này có độ đồng tâm trong khoảng 3 mils (không nhiều!), các vòng bi có thể làm việc trong độ lệch tâm cho phép. Nếu độ lệch tâm cao hơn cho phép sẽ dẫn đến quá nhiệt tại các vòng bi và dẫn tới hư hỏng.

Thông thường các bơm mới đều đạt giá trị lệch tâm yêu cầu, nhưng sau nhiều năm vận hành cần kiểm tra độ đồng tâm của các lỗ gối khi tháo sửa chữa.

Để giảm ảnh hưởng do mất đồng tâm, người ta thiết kế vòng bi đũa côn lắp ở một đầu của trục thay vì lắp loại vòng bi đũa trụ. Như ở hình 1, vòng bi đũa trụ ở gối trên lắp úp mặt với nhau, và gối phía dưới là cặp vòng bi đũa côn (có khả năng tự cân bằng).

Nguồn: bacdanmyt.com