Tại sao hiện tượng quá tải ổ trục xảy ra và làm thế nào để phòng tránh nó?

Bạc đạn, với vai trò là một bộ phận quan trọng của thiết bị cơ khí, đảm nhận nhiệm vụ chịu và hỗ trợ để đảm bảo thiết bị vận hành trơn tru và hiệu quả dưới nhiều điều kiện tải khác nhau. Dù trong động cơ hay hộp số, bạc đạn phải có khả năng chịu được các tải hướng tâm và tải dọc trục phát sinh trong quá trình hoạt động. Tuy nhiên, khi tải thực tế của bạc đạn vượt quá giới hạn thiết kế, hiện tượng quá tải sẽ xảy ra. Quá tải không chỉ dẫn đến hỏng hóc sớm của bạc đạn mà còn có thể gây ra những sự cố nghiêm trọng hơn cho thiết bị.

Gì là quá tải bạc đạn?

Tình trạng quá tải ổ trục đề cập đến trường hợp tải trọng mà ổ trục phải chịu trong quá trình sử dụng vượt quá khả năng chịu tải định mức của nó. Tải trọng định mức thường là giá trị tính toán lý thuyết dựa trên điều kiện tiêu chuẩn do nhà sản xuất ổ trục cung cấp, và việc sử dụng không đúng cách trong thực tế, chẳng hạn như tải quá lớn, va đập đột ngột, v.v., đều có thể dẫn đến quá tải. Quá tải có thể xảy ra trong quá trình vận hành dài hạn của thiết bị, hoặc có thể xảy ra tức thời dưới tác động của tải trọng va đập đột ngột.

Những mối nguy hiểm của việc ổ trục quá tải
Theo các tiêu chuẩn vật liệu như ISO 281 và ISO 15243, việc ổ trục quá tải có thể gây ra một số mối nguy hiểm phổ biến sau đây đối với thiết bị:

1.Gây tổn hại mệt mỏi nhanh hơn
Khi vòng bi hoạt động trong điều kiện quá tải, ứng suất tại điểm tiếp xúc giữa các phần tử lăn và đường ray tăng lên đáng kể. Vận hành quá tải lâu dài sẽ dẫn đến mệt mỏi vật liệu của vòng bi, xuất hiện vi nứt, và cuối cùng xảy ra bong tróc bề mặt hoặc vỡ vụn. Sự cố hỏng hóc do mệt mỏi này thường là một trong những nguyên nhân chính gây ra sự cố vòng bi.

2.Biến dạng và mài mòn tăng
Quá tải sẽ gây ra sự nén quá mức của đường ray vòng bi và các phần tử lăn, dẫn đến biến dạng dẻo. Điều này không chỉ làm tăng ma sát của vòng bi mà còn làm nặng thêm sự mài mòn của bề mặt lăn. Khi sự mài mòn tăng lên, độ chính xác và hiệu quả hoạt động của vòng bi sẽ dần suy giảm.

3.Nhiệt độ tăng
Khi bạc đạn bị quá tải, do sự gia tăng ma sát, nhiệt lượng sinh ra bên trong bạc đạn cũng tăng lên. Sự gia tăng nhiệt độ không chỉ làm nhanh quá trình suy thoái của chất bôi trơn mà còn khiến hiệu suất của vật liệu bạc đạn giảm xuống, làm tăng thêm nguy cơ hư hại.

4.Hỏng hóc tức thời do tải trọng va đập
Nhu cầu va chạm đột ngột, đặc biệt là trong các tình huống như khởi động hoặc phanh khẩn cấp, sẽ khiến vòng bi chịu căng vượt quá giới hạn thiết kế trong một khoảng thời gian ngắn. Sự tích lũy căng thẳng này có thể gây ra các vết nứt tại địa phương trong các yếu tố cán hoặc đường chạy và thậm chí dẫn đến sự cố ngay lập tức của vòng bi.

Lý do quá tải mang
Các lý do gây quá tải thường liên quan đến điều kiện sử dụng thiết bị, thiết kế không hợp lý hoặc bảo trì không đúng.

Sau đây là một số nguyên nhân phổ biến gây quá tải:

1.Thiết kế thiết bị không phù hợp
Khi thiết kế thiết bị, điều kiện làm việc thực tế không được xem xét đầy đủ và việc chọn bạc đạn không đủ phù hợp. Kết quả là, dưới tải trọng nặng, tốc độ cao hoặc điều kiện tải phức tạp, bạc đạn không thể chịu được ứng suất quá mức.

2.Tải trọng hướng kính và hướng trục quá mức
Trong động cơ hoặc hộp số, nếu tải trọng hướng kính hoặc hướng trục mà thiết bị phải chịu trong quá trình vận hành vượt quá tải trọng định mức của bạc đạn, bạc đạn sẽ ở trạng thái quá tải trong thời gian dài, dẫn đến hư hỏng sớm.

3.Khởi động và dừng liên tục
Khi thiết bị được khởi động, dừng hoặc tăng tốc thường xuyên, các tải trọng tác động cao tức thời sẽ được tạo ra. Đấu trục sẽ chịu áp lực lớn trong một khoảng thời gian ngắn, điều này dễ dẫn đến quá tải cục bộ.

4.Bôi trơn không phù hợp
Bôi trơn không đủ sẽ làm tăng ma sát nội bộ của đấu trục, gây ra áp lực ma sát lớn hơn khi vận hành và gia tốc quá trình hư hại do quá tải.

5.Sai lệch tâm
Căn chỉnh không đúng trong quá trình lắp đặt thiết bị, đặc biệt là căn chỉnh trục giữa động cơ và hộp số không chính xác, sẽ gây ra tải trọng lệch tâm thêm cho đấu trục. Tải trọng không đều này sẽ dẫn đến quá tải cục bộ của đấu trục.

Làm thế nào để tránh quá tải ổ trục?
Để tránh quá tải ổ trục, các thao tác viên thiết bị và kỹ sư bảo trì cần thực hiện các biện pháp từ nhiều khía cạnh của thiết kế, vận hành và bảo trì:

1.Chọn ổ trục hợp lý
Tại giai đoạn thiết kế, các ổ trục phải được chọn một cách hợp lý dựa trên điều kiện làm việc thực tế và điều kiện tải trọng để đảm bảo rằng tải trọng định mức của chúng có thể đáp ứng yêu cầu vận hành lâu dài của thiết bị. Nếu điều kiện làm việc phức tạp, có thể chọn các ổ trục có tải trọng định mức cao hơn hoặc các ổ trục đặc biệt.

2.Kiểm soát tải trọng thiết bị
Tránh vận hành quá tải lâu dài của thiết bị. Đặc biệt trong các thiết bị như động cơ và hộp số, đảm bảo rằng tải trọng nằm trong phạm vi tải trọng cho phép của bạc đạn. Đối với điều kiện làm việc có thể gây quá tải tức thời, nên thiết kế các biện pháp bảo vệ quá tải phù hợp.

3.Tối ưu hóa các thao tác khởi động và dừng
Giảm tần suất khởi động và dừng liên tục của thiết bị, hoặc sử dụng thiết bị khởi động mềm để tránh hư hại bạc đạn do tải trọng va đập. Công nghệ khởi động mềm có thể giảm stress va đập khi khởi động và giảm nguy cơ quá tải của bạc đạn.

4.Đảm bảo bôi trơn đúng cách
Kiểm tra định kỳ tình trạng bôi trơn của bạc đạn, đảm bảo rằng chất bôi trơn được bổ sung kịp thời, và chọn dầu hoặc mỡ bôi trơn phù hợp với nhiệt độ làm việc và tải trọng. Bôi trơn có thể hiệu quả trong việc giảm ma sát và giảm sự tăng nhiệt độ cũng như mài mòn của bạc đạn trong điều kiện tải nặng.

5.Căn chỉnh và lắp đặt chính xác
Trong quá trình lắp đặt thiết bị, đảm bảo độ chính xác của việc căn chỉnh trục giữa động cơ và hộp số. Thông qua các công cụ căn chỉnh và dụng cụ căn chỉnh bằng tia laser, đảm bảo rằng tải trọng mà bạc đạn phải chịu được phân bổ đều và tránh quá tải cục bộ.

Quá tải bạc đạn là một trong những nguyên nhân chính dẫn đến hỏng hóc bạc đạn và sẽ có tác động tiêu cực sâu sắc đến hoạt động bình thường của thiết bị. Qua thiết kế hợp lý, kiểm soát tải trọng, vận hành tối ưu, quản lý bôi trơn tốt và căn chỉnh khi lắp đặt, hiện tượng quá tải bạc đạn có thể được tránh hiệu quả và tuổi thọ của bạc đạn cũng như thiết bị có thể được kéo dài. Trong quá trình sử dụng hàng ngày, kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ để đảm bảo rằng thiết bị hoạt động trong phạm vi tải an toàn có thể显著 cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của thiết bị.