Vòng bi lăn Mỹ
do Mike Santora biên soạn
Vòng bi lăn, chẳng hạn như vòng bi và vòng bi lăn, được sử dụng chủ yếu trong thiết bị vì chúng hỗ trợ tải trọng vốn có cho chức năng của máy ở mức ma sát thấp hơn nhiều so với vòng bi màng dầu như đồng hoặc Babbitt. Điều này làm giảm công suất cần thiết để lái thiết bị, giảm chi phí ban đầu của động cơ chính và năng lượng để vận hành thiết bị.
Mặc dù đôi khi được gọi chung là vòng bi chống ma sát của vòi, có một lượng ma sát hoặc lực cản nhỏ để quay trong mỗi vòng bi và ổ lăn. Các nguồn của ma sát này là: biến dạng nhẹ của các phần tử lăn và mương dưới tải, ma sát trượt của các phần tử lăn so với lồng và các bề mặt dẫn hướng. Các loại ổ trục khác nhau, do thiết kế bên trong của chúng, dẫn đến lượng ma sát bên trong hơi khác nhau.
Bôi trơn
Trong hình ảnh này, chúng ta thấy một Vòng bi lăn Mỹ. Nó là một hàng đơn, ổ trục côn với thiết kế lồng kiểu pin.
Một yếu tố góp phần mang ma sát bên trong là chất bôi trơn, dầu mỡ hoặc dầu liên tục bị đẩy sang một bên khi các phần tử lăn lưu thông xung quanh mương. Một chất bôi trơn thích hợp sẽ làm giảm ma sát giữa các bề mặt trượt bên trong của các bộ phận vòng bi và giảm hoặc ngăn chặn sự tiếp xúc kim loại với kim loại của các phần tử lăn với mương của chúng. Bôi trơn đúng cách làm giảm mài mòn và ngăn ngừa ăn mòn, bảo đảm tuổi thọ dài cho vòng bi.
Bôi trơn, đặc biệt là dầu tuần hoàn, cũng sẽ loại bỏ nhiệt từ ổ trục. Có hai loại chất bôi trơn ổ trục cơ bản có sẵn: Dầu và mỡ. Cái trước khá đơn giản để hiểu là một chất lỏng chảy tự do, trong khi cái trước phức tạp hơn một chút. Để trở thành một chất bôi trơn, tất cả các loại mỡ đều có dầu được đặt trong một lớp đế dày. Cơ sở này tạo ấn tượng rằng dầu mỡ là một loại dầu nhớt hơn; tuy nhiên, đó là dầu trong mỡ bôi trơn thực tế. Mỗi loại chất bôi trơn đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng và được lựa chọn dựa trên tính chất của ứng dụng.
Mỗi nhà sản xuất chất bôi trơn có thể cung cấp một bảng thông số kỹ thuật cho từng sản phẩm của họ và mỗi tờ sẽ có một danh sách khoảng 20 tính chất và giá trị liên quan đến chất bôi trơn. Tính chất quan trọng nhất của bất kỳ chất bôi trơn nào cho vòng bi lăn là độ nhớt của dầu. Nếu bảng thông số kỹ thuật dành cho dầu, các giá trị độ nhớt sẽ dành cho dầu. Nếu đó là một loại dầu mỡ, thì nên tham khảo Dầu nhớt nhớt cơ bản hoặc một thuật ngữ tương tự khác, tùy thuộc vào nhà sản xuất. Thông thường, bốn giá trị độ nhớt được hiển thị như sau:
cSt @ 40 ° C (104 ° F) Đơn vị SI
cSt @ 100 ° C (212 ° F) Đơn vị SI
SUS @ 100 ° F (38 ° C) Đơn vị hoàng gia
SUS @ 210 ° F (99 ° C) Đơn vị hoàng gia
Ở đây, chúng ta thấy một vòng bi lăn hai hàng.
Điều quan trọng là chọn chất bôi trơn sẽ cung cấp độ nhớt tối thiểu chấp nhận được ở nhiệt độ hoạt động của ổ trục, thường sẽ nằm giữa nhiệt độ thấp nhất và cao nhất được hiển thị ở trên. Thông thường, số lượng độ nhớt của dầu giảm nhanh chóng khi nhiệt độ tăng. Thông thường, kinh nghiệm trước đây với một máy tương tự hiện có sẽ chỉ ra chất bôi trơn chấp nhận được. Trong thử nghiệm tại nhà của một nguyên mẫu hoặc máy đầu tiên có thể chỉ ra nhiệt độ hoạt động. Hầu hết các máy sử dụng chất bôi trơn được chọn để phù hợp với nhu cầu khắt khe nhất của một bộ phận trong máy như ổ trục, bánh răng, v.v.
Các hệ số ma sát cho các loại vòng bi khác nhau dựa trên giá trị tham chiếu của độ nhớt của chất bôi trơn là 20 cSt / 100SUS ở nhiệt độ vận hành của ổ trục. Các hệ số ma sát cho các loại ổ trục khác nhau được thể hiện trong Bảng I.
Nếu một tính toán chính xác hơn về ma sát ổ trục có tính đến ảnh hưởng của tốc độ và bôi trơn là cần thiết cho một ứng dụng, nhà sản xuất nên được liên hệ. Quan trọng hơn đối với người thiết kế thiết bị so với lực ma sát là lượng mô-men ma sát phải vượt qua. Tham số này có thể dễ dàng được tính bằng công thức dưới đây:
Trong đó:
P = Tải trọng tương đương trên ổ trục
= Hệ số ma sát
dm = Đường kính vòng bi của ổ trục
Cuối cùng, lượng điện năng tiêu thụ bằng ma sát ổ trục có thể được tính toán dễ dàng bằng cách sử dụng công thức SI hoặc Imperial phù hợp khi biết mô-men xoắn kháng và RPM.
Các yếu tố tần số rung
Ngày càng có nhiều nhà sản xuất và người dùng cuối sử dụng phân tích rung động để theo dõi hoạt động của thiết bị của họ để phát hiện sự khởi đầu của lỗi linh kiện. Các nghi phạm chính là vòng bi và bánh răng, hai thành phần phải chịu ứng suất cao nhất trong hoạt động. Tuy nhiên, các thành phần máy khác chịu ứng suất theo chu kỳ cũng có thể xuống cấp và cuối cùng bị hỏng. Thường có một cửa sổ cơ hội giữa sự suy giảm và sự thất bại hoàn toàn khi thành phần máy sẽ thông báo tình trạng của nó bằng một mức độ rung hoặc tiếng ồn tăng lên. Việc tăng mức độ rung có thể ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm được sản xuất, nhưng giá trị lớn nhất của giám sát rung động là cảnh báo sớm về sự cố sắp xảy ra. Điều này cho phép các nhà điều hành nhà máy sắp xếp thời gian tắt máy thuận tiện và nhân viên bảo trì để lên kế hoạch hiệu quả cho quy trình tháo lắp và thay thế. Một ưu điểm khác của việc biết trước về sự cố thành phần sắp xảy ra là có thể loại bỏ thành phần này trước khi hỏng hoàn toàn, do đó ngăn các phần của thành phần bị hỏng xâm nhập và làm hỏng các thành phần khác.
Các nguồn ma sát ổ trục là: biến dạng nhẹ của các phần tử lăn và mương chịu tải, ma sát trượt của các phần tử lăn so với lồng và các bề mặt dẫn hướng. Trong hình ảnh này, chúng ta thấy một khung nhìn bùng nổ của ổ đỡ TDI và hai hàng, hình nón đôi, con lăn thon, thiết kế lồng kiểu pin.
Một ổ trục, giống như một bánh răng hoặc thành phần máy khác, có thể dự đoán có thể tạo ra một xung có tần số liên quan trực tiếp đến RPM đầu vào của máy. Khi phổ của giám sát rung cho thấy biên độ cao hơn bình thường ở một tần số nhất định, phân tích tiến hành khớp tần số này với thành phần máy có thể tạo ra tần số này, do đó xác định nguyên nhân và loại bỏ các thành phần khác khỏi xem xét.
Mỗi ổ trục điển hình có bốn thành phần chính và nếu bị hỏng, có thể tạo ra một xung ở các tần số khác nhau tỷ lệ với RPM hoạt động của ổ đỡ. Các thành phần mang này là: lồng, chủng tộc bên ngoài, chủng tộc bên trong và các yếu tố lăn. Khi nhân với RPM của ổ trục, mỗi yếu tố sẽ chỉ ra tần số hoặc sóng hài dự kiến sẽ được chọn bằng phân tích rung động. Điều này giả định rằng một khiếm khuyết có thể xảy ra trên mỗi bộ phận ổ trục, có thể là khởi đầu của một cơn đau mỏi, làm hỏng vết thương từ mảnh của bộ phận khác hoặc một số loại hao mòn hoặc hư hỏng khác. Bốn yếu tố tần số cơ bản là:
Các nhà sản xuất và người sử dụng thiết bị nên nhận thức được các tần số cơ bản mà mỗi thành phần máy có thể tạo ra và lưu giữ tất cả các giá trị này cho mục đích tham khảo.
Yếu tố lồng, Fcage, liên quan đến số vòng quay mà lồng tạo ra so với chủng tộc bên trong của ổ đỡ hướng tâm và chủng tộc quay của ổ đỡ lực đẩy. Đối với ổ đỡ lực đẩy 90 độ, nó là 0,5, trong khi đối với hầu hết các ổ trục xuyên tâm thì nó nhỏ hơn một chút .500. Một giá trị điển hình có thể là .410, và điều này có nghĩa là cái lồng sẽ tạo ra 41 vòng quay cho mỗi trăm mà chủng tộc bên trong tạo ra.
Chủng tộc bên trong và các yếu tố chủng tộc bên ngoài liên quan đến tần suất Con lăn vượt qua một khuyết điểm, chẳng hạn như một vết lõm nhỏ trên đường lăn. Với một cuộc đua nội tâm xoay vòng, giá trị cuộc đua Finner luôn lớn hơn cuộc đua Fouter. Yếu tố lăn, Froller hoặc Fball, liên quan đến RPM của yếu tố và khiếm khuyết tiếp xúc với cả chủng tộc bên trong và chủng tộc bên ngoài trong mỗi cuộc cách mạng.