Khi lắp đặt vòng bi, một trong những quy trình phổ biến nhất là sử dụng vị trí lắp đặt trục thẳng đứng và làm việc với nhiệt. Xét đến tất cả các phương pháp lắp đặt thông thường, cứ sáu vòng bi thì có một vòng có thể bị hỏng do hư hỏng ngoài ý muốn trong quá trình lắp đặt. Mặc dù được sử dụng phổ biến, quy trình lắp đặt trục thẳng đứng tiềm ẩn một số rủi ro ít được biết đến. Bài viết này thảo luận về các vấn đề tiềm ẩn và cách khắc phục chúng.

Việc lắp đặt nóng các ổ trục và các bộ phận khác như khớp nối và bánh răng đã được chứng minh là rất thiết thực. Quá trình gia nhiệt, lắp đặt và co ngót các bộ phận đã được hiểu rõ, và gia nhiệt cảm ứng vừa nhanh chóng vừa tiết kiệm chi phí. Việc xử lý các bộ phận ở vị trí thẳng đứng tương đối dễ dàng: việc định tâm các bộ phận được lắp đặt theo chiều dọc rất đơn giản, và trọng lực giúp giữ cho bộ phận ép chính xác vào trụ đỡ khi nó nguội đi và co lại.Điều quan trọng là phải lắp ráp sau khi gia nhiệt nhanh chóng để tránh tình trạng mất nhiệt có thể khiến linh kiện bị kẹt ở vị trí sai hoặc gây ra hư hỏng khác.

motion industries 850x642 1 — Hình 1: Lắp trục thẳng đứng.

Tùy chọn gia nhiệt

Có một số lựa chọn khác nhau cho quy trình lắp đặt bằng nhiệt. Những lựa chọn phổ biến bao gồm:

ổ trục ấm được lắp trên bệ trục ở nhiệt độ phòng;
trục ở nhiệt độ phòng được đặt trong ổ trục ấm;
ổ trục ở nhiệt độ phòng được đặt trong vỏ ấm; và
vỏ ấm được lắp trên ổ trục gắn trên trục ở nhiệt độ phòng.

Tuy nhiên, ổ trục hoạt động khác với các bộ phận khác trong quá trình lắp đặt theo chiều dọc. Tất cả các tùy chọn sẽ bắt đầu bằng việc tăng khe hở trong ổ trục, sau đó giảm dần trong các chu kỳ gia nhiệt và làm mát khác nhau. Mối quan hệ giữa khe hở dọc trục và khe hở hướng kính của ổ trục được xác định bởi góc tiếp xúc. Trong ổ trục hai dãy, điều này được biểu thị bằng phương trình:

∆ _a = 2,3 x Yo x ∆ _r (∆ _a thường gấp 5 – 15 lần khoảng hở xuyên tâm).

Vì vậy, một chuyển động xuyên tâm nhỏ (tức là, một sự thay đổi khoảng hở) sẽ dẫn đến một chuyển động dọc trục lớn.

fig2 1 — Hình 2: Vòng bi có mối quan hệ giữa khe hở hướng tâm và hướng trục.

Trên một trục thẳng đứng, ổ trục sẽ chuyển động dọc trục khi có sự thay đổi khe hở hướng tâm. Điều này có thể được minh họa (hình 3) bằng cách trước tiên xem xét một ổ trục ấm (hiển thị màu đỏ). Cả hai vòng đều ở cùng nhiệt độ và có một khe hở nhỏ. Ổ trục được đỡ trên vòng ngoài. Vòng trong hơi dịch chuyển xuống dưới. Khi lắp trục ở nhiệt độ phòng và hạ xuống vòng, vòng trong sẽ được trục làm mát, thể hiện bằng màu xám (hình 4). Vòng trong trở nên nhỏ hơn, do đó tăng khe hở hướng tâm của ổ trục, và vòng trong lúc này bị dịch chuyển dọc trục xuống dưới, nhờ khe hở hướng tâm được mở rộng.

fig3 — Hình 3: Trên trục thẳng đứng, sự thay đổi khe hở hướng kính sẽ dẫn đến chuyển động dọc trục.

fig4 1 — Hình 4: Vòng trong hơi dịch chuyển xuống phía dưới.

Cuối cùng, vòng ngoài đạt đến nhiệt độ phòng (hình 5) và bằng nhiệt độ của vòng trong, tạo ra khe hở ổ trục nhỏ. Tuy nhiên, vòng trong hiện đã bị đẩy lên trên do khe hở bị thu hẹp.

fig5 — Hình 5: Một lúc sau, vòng ngoài cũng ở nhiệt độ phòng.

Mặc dù điều này rất thú vị từ góc độ vật lý ứng dụng, nhưng ý nghĩa thực tiễn của nó là gì?Đầu tiên, chúng ta phải xem xét các chuyển động và lực bên trong ổ trục (hình 6).

fig6 — Hình 6: Chuyển động và lực bên trong ổ trục. Chuỗi đầu tiên: Vòng trong di chuyển xuống dưới.

Ban đầu, vòng trong di chuyển xuống dưới và tải trọng thẳng đứng (M xg) được chịu bởi hàng dưới của ổ trục. Có tải trọng con lăn (hiển thị màu đỏ) và tải trọng ma sát (hiển thị màu đen).Ngoài ra còn có một góc tiếp xúc, α và một số con lăn, Z. Sử dụng phương trình:

N=(M xg)/Z(sin(α)+µ x cos(α)) ta thấy rằng ma sát làm giảm tải trọng con lăn.

Tuy nhiên, ở chuỗi thứ hai, khi vòng trong di chuyển lên trên, tải trọng thẳng đứng (M xg) giờ được hàng dưới chịu. Do đó, phương trình trở thành N=(M xg)/Z(sin(α)-µ x cos(α)) và ma sát bị đảo ngược (hình 7). Nếu sin(α) = µ x cos(α), chuyển động hướng lên trên sẽ tạo ra tải trọng con lăn rất lớn, và hậu quả thực tế là nguy cơ tự khóa hoặc bôi bẩn.

fig7 — Hình 7: Chuỗi thứ hai: Vòng trong di chuyển lên trên.

Có những sự kết hợp giữa hệ số ma sát và góc tiếp xúc có thể dẫn đến hiện tượng tự khóa (hình 8). Từ hình này, các dấu hiệu tự khóa là khi góc tiếp xúc từ 4 đến 15 độ trong khi hệ số ma sát dao động từ 0,05 đến 0,4. Thiệt hại tiềm ẩn liên quan đến hiện tượng tự khóa là biến dạng dẻo gây ra tiếng ồn, rung động và bong tróc sớm.

fig8 1 1140x642 1 — Hình 8: Sự kết hợp giữa lực ma sát và góc tiếp xúc tự khóa.

Hơn nữa, bên ngoài vùng tự khóa còn có một vùng bổ sung có thể xảy ra hiện tượng bôi trơn (hình 9). Trong trường hợp này, ma sát đủ để dừng chuyển động ban đầu nhưng không đủ để cản trở chuyển động ở tải trọng cao hơn. Khi lực tiếp xúc lớn phát triển, con lăn cuối cùng sẽ di chuyển theo trục. Trong trường hợp này, hư hỏng liên quan đến chuyển động dọc trục ở lực tiếp xúc cao là hiện tượng đánh bóng hoặc, trong trường hợp xấu nhất, là hiện tượng bôi trơn.

fig9 1 1140x642 1 — Hình 9: Sự kết hợp giữa lực ma sát và góc tiếp xúc gần như tự khóa.

Kết quả thực tếTừ đó, hai kết quả có khả năng gây hại đã được xác định đối với cả hiện tượng tự khóa và “gần như tự khóa”, thường thấy ở máy móc nhưng hiếm khi được xem là liên quan trực tiếp đến quy trình lắp đặt. Hình 10 cho thấy một số hư hỏng thường gặp ở ổ trục.

fig10a — Hình 10: Các tình huống có khả năng gây hại. Bong tróc sớm, sâu trên khoảng cách con lăn.

Trong trường hợp trục chính của tuabin gió đặt trên sàn, ổ trục được làm nóng và lắp đặt từ phía trên. Vòng trong của ổ trục sau đó được đặt trên một trụ đỡ, và ổ trục sẽ nguội đi trong khi vỏ ổ trục được làm nóng. Vỏ ổ trục đã được làm nóng sau đó được lắp đặt từ phía trên và đặt trên vòng ngoài.Các phép đo được thực hiện trong giờ đầu tiên cân bằng nhiệt độ (hình 11).

fig12 — Hình 11: Trục chính của tua bin gió đứng trên sàn.

Trong sơ đồ này có ba vùng khác nhau. Ở Vùng 1, vỏ ấm được đặt trên vòng ngoài. Vòng ngoài có vỏ di chuyển xuống dưới do tải trọng, gây ra độ lệch hướng tâm dẫn đến chuyển động dọc trục. Ở Vùng 2, vỏ ấm làm nóng vòng ngoài, khiến vòng ngoài giãn nở. Khe hở tăng lên. Bây giờ, vòng ngoài có vỏ di chuyển xuống dưới miễn là nhiệt độ của vòng ngoài tăng. Ở Vùng 3, vòng ngoài không còn nóng nữa và khi vỏ nguội hơn nữa, vòng ngoài di chuyển lên trên vì khe hở giảm. Chuỗi chuyển động bao gồm một ví dụ về hành vi dính-trượt (được đánh dấu bằng các vòng tròn màu đỏ). Đã tiến hành kiểm tra lắp đặt và có bằng chứng rõ ràng về việc đánh bóng bề mặt (hình 12).

fig 13 ny 850x642 1 — Hình 12: Kiểm tra con lăn sau khi hoàn tất quá trình lắp đặt/làm mát. Vỏ chuyển động hướng xuống cộng với chuyển động hướng lên.

Trong trường hợp thứ hai, các phép đo vòng được thực hiện trong ứng dụng hộp số công nghiệp, trong đó trục và bánh răng được lắp theo chiều dọc. Đầu tiên, ổ trục được đặt trong vỏ hộp số và một vòng khoảng cách được đặt trên vòng trong. Sau đó, một bánh răng đã được làm nóng được đặt lên trên vòng khoảng cách/vòng trong. Cuối cùng, một trục đã được làm mát được đưa qua bánh răng và vào vòng trong. Trong trường hợp này, chuyển động dọc trục được đo. Vì đây là thiết kế khối đơn, vỏ hộp số được xoay sang một bên (hình 13).

fig14 — Hình 13: Thiết kế khối liền khối với vỏ quay sang một bên.

Trong trường hợp này, có hai trình tự lắp ráp. Trong trình tự lắp ráp 1, vỏ máy ở nhiệt độ phòng nằm trên giá đỡ và ổ trục ở nhiệt độ phòng được lắp nghiêng vào vỏ máy rồi hướng xuống dưới. Vòng ngoài của ổ trục nằm trong vỏ máy và cuối cùng, một vòng khoảng cách ở nhiệt độ phòng được đặt lên trên vòng trong. Đối với trình tự lắp ráp 2, trong khi vỏ máy ở nhiệt độ phòng với ổ trục vẫn nằm trên giá đỡ, một bánh răng ấm được lắp nghiêng vào vỏ máy rồi hướng xuống dưới. Bánh răng lúc này nằm trên vòng khoảng cách và lần lượt trên vòng trong. Sau đó, một trục rất lạnh được lắp từ phía trên, xuyên qua bánh răng và vòng khoảng cách và vào vòng trong.Các phép đo được thực hiện trong 90 phút đầu tiên của quá trình cân bằng nhiệt độ. Một vỏ bọc giả được sử dụng để hỗ trợ việc đo lường (hình 14).

fig15 2 850x642 1 — Hình 14: Làm mát trục.

fig16 — Hình 15: Đo chuyển động trong quá trình làm mát.

Một lần nữa, ba vùng khác nhau có thể được xác định. Ở Vùng 1, vòng trong được làm mát bởi trục rất lạnh. Khe hở sau đó tăng lên. Vòng trong cùng với trục và bánh răng di chuyển theo trục xuống dưới. Ở Vùng 2, bánh răng ấm đã làm nóng trục, và trục ấm giờ đây làm ấm vòng trong. Sau đó, vòng trong giãn ra. Khe hở giảm xuống. Vòng trong cùng với trục và bánh răng di chuyển lên trên. Vùng 3 cho thấy chuyển động thực tế giữa các con lăn và rãnh lăn có thể đã dừng lại. Có khả năng các phép đo đã bao gồm những thay đổi kích thước liên quan đến nhiệt độ của toàn bộ giá đỡ. Các phép đo cho thấy có thể có hai trường hợp “dính-trượt” (được đánh dấu bằng các vòng tròn đỏ).Trong trường hợp này, hình dạng rãnh vòng trong dưới của ổ trục thử nghiệm đã được nghiên cứu sau khi tháo ổ trục thử nghiệm. Có thể nhìn thấy các vết mỏng hướng trục.

Tuy nhiên, không phải tất cả các điểm tiếp xúc của con lăn đều để lại những vết như vậy. Dưới kính hiển vi, các vết mỏng hướng trục cho thấy một phần là vật liệu bị nhòe.

Hư hỏng này sẽ xảy ra do sự lăn lộn và phát triển thành tình trạng hư hỏng/mài mòn bề mặt.

Để tránh hư hỏng do lắp đặt, có ba yếu tố cần lưu ý. Thứ nhất, điều quan trọng là giảm hoặc loại bỏ tải trọng ổ trục trong quá trình lắp đặt. Hướng đi hợp lý là tránh lắp đặt theo chiều dọc và/hoặc chống lại trọng lực. Nếu không thể, hãy lắp đặt theo chiều dọc, nhưng sau đó nghiêng theo chiều ngang để giảm tải trọng dọc trong quá trình làm mát. Cố gắng giải phóng ma sát bằng cách xoay để giải phóng và tránh chuyển động bằng cách định tâm theo chiều dọc trong quá trình làm mát. Trên hết, nhận thức là chìa khóa, vì nhận thức được hư hỏng tiềm ẩn trong quá trình lắp đặt sẽ giúp giảm thiểu rủi ro.

SKF có thế mạnh đáng kể trong việc lắp đặt vòng bi, và ứng dụng BearingAssist của họ có thể hỗ trợ giải quyết các vấn đề về lắp đặt. SKF cũng có thể hỗ trợ đào tạo thợ lắp ráp về các phương pháp thực hành tốt nhất, cũng như giúp xem xét thiết kế máy móc và quy trình lắp đặt vòng bi cho mọi loại thiết bị.

Ứng dụng SKF Authenticate

Có hai cách để kiểm tra tính xác thực bằng ứng dụng SKF Authenticate,

Đối với một số sản phẩm, có mã DMC được đánh dấu trên bao bì hoặc sản phẩm. Sử dụng nút ‘Quét mã’ để quét DMC bằng máy ảnh. Phản hồi tức thì sẽ được hiển thị trên màn hình cho biết nếu mã hợp lệ hoặc nếu cần điều tra thêm bằng tính năng ‘Xác minh Sản phẩm’
Gửi ảnh của sản phẩm nghi ngờ bằng cách sử dụng nút ‘Xác minh Sản phẩm’. Làm theo hướng dẫn về cách chụp ảnh bao bì và sản phẩm cũng như tự động gửi yêu cầu, tất cả gói gọn trong một quy trình. Các chuyên gia phụ trách của SKF sẽ kiểm tra thông tin, xác minh xem sản phẩm là sản phẩm chính hãng hay bị làm giả và sẽ báo cho quý vị biết

Tải xuống ứng dụng SKF Authenticate NGAY BÂY GIỜ trên App Store hoặc Google Play miễn phí bằng cách nhấp vào liên kết có liên quan hoặc quét mã dưới đây.

Tải xuống trên Apple App store /Nhận trên Google Play

Là 1 trong những Đại Lý ủy quyền của hãng SKF – chúng tôi chuyên cung cấp tới Quý khách hàng những sản phẩm chính hãng của Tập đoàn SKF.

Để mua hàng chính hãng của SKF hãy liên hệ trực tiếp với Mr.Khánh 0928 193 886 để được nhận báo giá tốt nhất về sản phẩm của SKF