Bôi trơn đúng cách là yếu tố có tác động lớn nhất đến tuổi thọ ổ trục. Người ta thường tin rằng trong ngành công nghiệp rằng ít nhất 80% các hư hỏng ổ trục có liên quan đến vấn đề bôi trơn và nhiễm bẩn. Chất bôi trơn giảm thiểu hao mòn, chống ăn mòn và giảm nhiệt. Dầu bôi trơn được tạo thành từ một số thành phần và có thể là khoáng chất hoặc tổng hợp.
Mỡ bôi trơn được sử dụng trong hầu hết các ứng dụng ổ trục. Mỡ là sự kết hợp của chất làm đặc và dầu nền. Các loại dầu có thể là khoáng sản hoặc tổng hợp. Khi sử dụng, mỡ bám vào các bộ phận ổ trục bên trong, giải phóng hoặc chảy máu dầu trên các bộ phận chuyển động. Trong bôi trơn dầu mỡ, dầu vẫn cung cấp chức năng bôi trơn quan trọng. Chất làm đặc chỉ là phương tiện giữ dầu.
Trong vòng bi bôi trơn bằng dầu mỡ, dầu chảy ra từ chất làm đặc lên các bộ phận chuyển động. Trong quá trình sử dụng, tính chất dầu sẽ mờ dần và cần được bổ sung. Điều này được gọi là tuổi thọ dịch vụ dầu mỡ (GSL). Nhiều yếu tố như tốc độ, nhiệt độ hoạt động, tải và điều kiện môi trường ảnh hưởng đến GSL. Việc bổ sung các khoảng mỡ phải đủ để mỡ mới được thêm vào ổ trục trước GSL. Nếu khoảng thời gian quá dài, độ dày màng sẽ bị phá vỡ, gây hao mòn và hư hỏng ổ trục.
Khi vòng bi được lấy lại ban đầu, phí mỡ mới sẽ làm tăng nhiệt độ vì mỡ mới thêm một số lực kéo vào ổ trục. Điều này là tạm thời và nhiệt độ mang thường trở về mức bình thường. Ở tốc độ thấp đến trung bình, vòng bi có thể được đóng gói 100% với dầu mỡ như một biện pháp bổ sung để ngăn chặn sự xâm nhập của ô nhiễm. Tuy nhiên, trong các ứng dụng có tốc độ vòng bi cao, lực cản và ma sát liên quan đến quá nhiều dầu mỡ có thể gây ra tình trạng nhiệt độ chạy trốn và khiến ổ trục bị hỏng. Lượng mỡ được thêm vào trong mỗi khoảng thời gian nên được đánh giá dựa trên chức năng mong muốn của mỡ.
Mỡ được xây dựng để hoạt động trong một loạt các ứng dụng. Các loại chất làm đặc, dầu và phụ gia khác nhau được pha trộn để tạo ra một loại dầu mỡ với tiêu chí hiệu suất mong muốn. Không phải tất cả các loại mỡ có thể được trộn lẫn với nhau. Nếu hai loại mỡ không tương thích được trộn lẫn với nhau, chất làm đặc có thể phản ứng hóa học và biến thành chất rắn dạng bánh cứng không có đặc tính bôi trơn. Nếu cần thay đổi mỡ, mỡ gốc có thể cần phải được loại bỏ hoàn toàn khỏi ổ trục trước khi đưa ra một loại mỡ mới. Các nhà sản xuất ổ trục và chất bôi trơn có thể hỗ trợ trong việc xác định xem hai mỡ có an toàn để sử dụng với nhau hay không.
Vấn đề độ nhớt
Độ nhớt là tính chất quan trọng nhất của dầu. Độ nhớt là độ dày của dầu, hoặc khả năng chống chảy dầu và cắt của dầu. Một cấu trúc phân tử dầu dầu xác định độ nhớt của nó. Dầu có độ nhớt cao hơn có phân tử lớn hơn. Dầu khoáng được chưng cất từ dầu mỏ và chứa các phân tử tự nhiên có kích thước và cấu trúc khác nhau. Kích thước trung bình của các phân tử này quyết định độ nhớt của dầu. Khi dầu khoáng già đi, các phân tử của chúng thay đổi kích thước và hình dạng, làm giảm độ nhớt trong suốt thời gian sử dụng của dầu. Trong dầu tổng hợp, các phân tử được tạo ra một cách nhân tạo, làm cho chúng rất nhất quán về kích thước và hình dạng do quá trình sản xuất. Dầu tổng hợp cung cấp các đặc tính bôi trơn vượt trội so với dầu khoáng và có thể chịu được nhiệt độ hoạt động cao hơn đáng kể. Các thuộc tính khác bao gồm khả năng chống oxy hóa và phân hủy nhiệt dẫn đến tuổi thọ dầu lâu hơn. Dầu có xếp hạng độ nhớt thấp hơn là mỏng, và chảy qua vòng bi và thiết bị bơm dễ dàng hơn so với dầu dày hơn. Trường hợp dầu nặng hơn được sử dụng để hỗ trợ tải nặng, họ cũng thêm lực kéo vào thiết bị quay.
Chọn một loại dầu có độ nhớt chính xác cho một ứng dụng là rất quan trọng. Độ dày màng phải đủ ở nhiệt độ vận hành thực tế để tách các bề mặt kim loại và hỗ trợ tải trọng chịu lực. Vì độ nhớt của dầu giảm khi nhiệt độ tăng, độ dày màng ban đầu phải dày hơn khi khởi động để cho phép giảm độ nhớt này. Ở tốc độ vòng bi cao hơn, dầu dày sẽ tăng lực cản và có thể không được kéo qua vùng được nạp trên ổ đỡ. Chọn độ nhớt chính xác cho nhiệt độ lạnh hoặc nóng và tốc độ trục cao là điều bắt buộc. Các nhà sản xuất vòng bi và dầu có thể xác định độ nhớt của dầu cho một ứng dụng cụ thể.
Hiểu ma sát
Mục đích chính của bôi trơn trong vòng bi là để tách các bề mặt kim loại, hỗ trợ tải trọng và loại bỏ hoặc giảm thiểu hao mòn. Bằng cách phát triển một lớp dầu giữa các con lăn và mương, dầu thực sự có thể tách rời các bộ phận chuyển động, hỗ trợ đầy đủ cho tải trọng chịu lực và chống mài mòn. Ngoài độ nhớt, bề mặt của các bộ phận ổ trục bên trong đóng một vai trò quan trọng liên quan đến bôi trơn và mài mòn.
Khi nhìn dưới kính hiển vi, các bề mặt đất mịn của mương có các đỉnh hoặc điểm cao gọi là độ cao. Lý tưởng nhất, một màng dầu ngăn cách các thành phần chuyển động và ngăn các bề mặt này tiếp xúc với nhau. Trong thực tế, mức độ phân tách khác nhau xảy ra tùy thuộc vào loại ổ trục, độ nhớt của dầu, tải trọng và tốc độ. Chúng được gọi là ma sát biên, ma sát hỗn hợp và ma sát chất lỏng.
Trong bôi trơn ranh giới hoặc màng mỏng, độ dày màng không đủ để tách bề mặt kim loại và kim loại tiếp xúc với kim loại xảy ra. Tải được hỗ trợ bởi các cường độ bề mặt thay vì màng dầu. Ma sát ở mức cao nhất, dẫn đến hao mòn, nóng và hỏng sớm. Một số thiết kế đặc biệt, chẳng hạn như vòng bi, được thiết kế để hoạt động trong một loại bôi trơn màng biên. Khi tạp chí quay với vật liệu mềm hơn, các phần mềm hơn sẽ vỡ ra và phản ứng với dầu và nhiệt để tạo thành lớp màng bảo vệ hỗ trợ tải và giảm đáng kể hao mòn. Loại ổ trục này bị giới hạn về tải trọng và tốc độ. Đối với vòng bi lăn, phải tránh bôi trơn màng biên.
Trong ma sát màng chất lỏng, hai bề mặt được tách biệt hoàn toàn. Độ dày màng là đủ để ngăn kim loại tiếp xúc với kim loại, và hỗ trợ đầy đủ tải trọng chịu lực. Trong bôi trơn thủy động lực, các hành động của các bộ phận quay kéo dầu vào khu vực tải giữa các con lăn và các cuộc đua, duy trì độ dày màng. Loại ổ trục này sẽ chỉ bị mòn khi dừng hoặc bắt đầu.
Trong bôi trơn hỗn hợp, hai bề mặt được hỗ trợ bởi độ dày màng chất lỏng, nhưng xảy ra tiếp xúc nhẹ giữa các bề mặt. Trong bôi trơn elastohydrodynamic, hành động của các phần tử lăn kéo dầu vào khu vực tiếp xúc giữa con lăn và mương. Vùng tiếp xúc giữa các con lăn và mương thường rất nhỏ do hình dạng không giống nhau của hai cơ thể. Khi dầu được kéo qua khu vực này và áp suất tăng lên rất cao, khiến độ nhớt của dầu tăng lên. Các lực tác động trong khu vực này làm cho hai cơ thể biến dạng đàn hồi và tạo ra một khu vực tuyến tính hoặc song song nơi dầu chảy qua, tạo ra sự phân tách và hỗ trợ tải trọng.
Khi được bôi trơn đúng cách, vòng bi lăn hoạt động trong phạm vi bôi trơn màng elastohydrodynamic, nhưng do điều kiện tải cao, chúng cũng rơi vào ma sát ranh giới hỗn hợp, có nghĩa là có sự tiếp xúc nhẹ với bề mặt. Trong thời gian, sự mài mòn nhẹ này sẽ khiến ổ trục bị gãy và hỏng. Loại thất bại này xác định một cuộc sống mang L10 mang. Do nhiều biến số, việc phát triển và duy trì tình trạng elastohydrodynamic trong vòng bi lăn có thể là một nhiệm vụ đầy thách thức.
Dầu và ô nhiễm
Độ ẩm và ô nhiễm hạt rắn là một yếu tố chính gây ra lỗi dầu / ổ trục. Khi các hạt rắn trộn với dầu, chúng sẽ được kéo trong vùng tải của ổ trục. Áp lực và tải trọng cao sẽ đẩy các hạt vào các cuộc đua, gây ra rỗ và cuối cùng là nứt vỡ. Độ ẩm được hấp thụ bởi dầu sẽ làm cho độ nhớt của dầu bị suy giảm, ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả năng tách dầu và bôi trơn.
Vòng bi được sử dụng trong môi trường tiếp xúc với ô nhiễm hoặc độ ẩm đáng kể có thể yêu cầu khoảng thời gian bôi mỡ thường xuyên để làm sạch và duy trì chất lượng dầu trong ổ trục. Các biện pháp cũng có thể được thực hiện để bảo vệ các con dấu của ổ trục khỏi tiếp xúc với ô nhiễm và nước. Bất kỳ loại mỡ phù hợp nên được làm sạch trước khi gắn súng mỡ. Nếu có, bụi bẩn hoặc cát có thể được đẩy qua phụ kiện khi mỡ mới được thêm vào.
Khi thiết bị không hoạt động trong thời gian dài, vòng bi có thể đứng yên trong thời gian xuống này. Sau khi vận hành, phần bên trong ổ trục thường sẽ được phủ một lớp màng mỏng có thể bay hơi theo thời gian, bảo vệ tối thiểu chống ăn mòn. Nếu chất bôi trơn có chứa bất kỳ loại độ ẩm nào, các chủng tộc có thể bị ăn mòn, đặc biệt là giữa các khu vực tiếp xúc giữa các con lăn và các cuộc đua.
Bất cứ khi nào thiết bị ngừng hoạt động trong thời gian dài, hãy đóng gói vòng bi đầy 100% bằng mỡ mới. Điều này cung cấp dầu sạch ở độ dày màng đầy đủ của nó để chống ăn mòn. Cũng nên xoay vòng bi định kỳ để phân phối lại dầu trong vòng bi.
Việc xác định lịch trình bôi trơn cho vòng bi phụ thuộc vào nhiều yếu tố và mỗi ứng dụng có một bộ nhu cầu riêng. Hiểu rằng bôi trơn được sử dụng để xả hoặc làm sạch vòng bi, ngăn ngừa ăn mòn hoặc có thể loại bỏ nhiệt là rất quan trọng trong việc xác định chế độ bôi trơn đầy đủ. Các nhà sản xuất ổ trục và chất bôi trơn có thể hỗ trợ khách hàng với những khuyến nghị này.
