Những bất thường của vòng bi có thể được phân tích bằng cách đo rung động của một máy đang chạy. Một thiết bị phân tích biểu đồ tần số dạng phổ được sử dụng để đo độ lớn của rung động và sự phân bố của các tần số. Các kết quả kiểm tra có thể xác định được các nguyên nhân của các bất thường của vòng bi. Các dữ liệu đo được thay đổi theo điều kiện vận hành của vòng bi và vị trí đo rung động. Vì thế cần xác định các tiêu chuẩn đánh giá cho mỗi máy được đo. Việc theo dõi những bất thường về rung động từ vòng bi trong suốt thời gian vận hành là rất hữu ích trong việc bảo trì.
3. Bảo dưỡng vòng bi
Vòng bi cần phải kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ đảm bảo sự vận hành với tuổi thọ tối đa. Có các phương pháp kiểm tra sau:
(1) Kiểm tra khi đang chạy
Xác định chu kỳ thời gian thay mới vòng bi và định kỳ bổ sung chất bôi trơn, kiểm tra tính chất dầu bôi trơn và các thông số vận hành như nhiệt độ vận hành, độ rung, tiếng ồn. (tham khảo thêm phần 4).
(2) Kiểm tra vòng bi
Kiểm tra vòng bi thật kỹ trong suốt thời gian dừng máy kiểm tra và thay mới các chi tiết máy định kỳ. Kiểm tra tình trạng rãnh bi. Nếu xác định có hư hỏng thì quyết định sử dụng lại hoặc nên được thay mới (tham khảo thêm phần 5).
(1) Kiểm tra khi đang chạy
Xác định chu kỳ thời gian thay mới vòng bi và định kỳ bổ sung chất bôi trơn, kiểm tra tính chất dầu bôi trơn và các thông số vận hành như nhiệt độ vận hành, độ rung, tiếng ồn. (tham khảo thêm phần 4).
(2) Kiểm tra vòng bi
Kiểm tra vòng bi thật kỹ trong suốt thời gian dừng máy kiểm tra và thay mới các chi tiết máy định kỳ. Kiểm tra tình trạng rãnh bi. Nếu xác định có hư hỏng thì quyết định sử dụng lại hoặc nên được thay mới (tham khảo thêm phần 5).
4. Các thông số vận hành vòng bi
Các thông số vận hành chính của vòng bi là: tiếng ồn, rung động, nhiệt độ và tình trạng chất bôi trơn. Mời tham khảo bảng 2.2 nếu phát hiện có bất cứ sự bất thường nào khi vận hành.
4.1 Tiếng ồn của vòng bi
Trong suốt quá trình vận hành, sử dụng thiết bị theo dõi âm thanh để đo âm lượng và đặc tính của tiếng ồn khi vòng bi quay. Có thể phân biệt các hư hỏng của vòng bi như sự tróc vảy dựa trên đặc tính bất thường của tiếng ồn.
4.2 Rung động ở vòng bi
4.1 Tiếng ồn của vòng bi
Trong suốt quá trình vận hành, sử dụng thiết bị theo dõi âm thanh để đo âm lượng và đặc tính của tiếng ồn khi vòng bi quay. Có thể phân biệt các hư hỏng của vòng bi như sự tróc vảy dựa trên đặc tính bất thường của tiếng ồn.
4.2 Rung động ở vòng bi
Những bất thường của vòng bi có thể được phân tích bằng cách đo rung động của một máy đang chạy. Một thiết bị phân tích biểu đồ tần số dạng phổ được sử dụng để đo độ lớn của rung động và sự phân bố của các tần số. Các kết quả kiểm tra có thể xác định được các nguyên nhân của các bất thường của vòng bi. Các dữ liệu đo được thay đổi theo điều kiện vận hành của vòng bi và vị trí đo rung động. Vì thế cần xác định các tiêu chuẩn đánh giá cho mỗi máy được đo.
Việc theo dõi những bất thường về rung động từ vòng bi trong suốt thời gian vận hành là rất hữu ích trong việc bảo trì.
Việc theo dõi những bất thường về rung động từ vòng bi trong suốt thời gian vận hành là rất hữu ích trong việc bảo trì.
4.3 Nhiệt độ vòng bi
Nói chung, nhiệt độ vòng bi có thể dự tính được từ nhiệt độ đo được bên ngoài vỏ của gối đỡ, mà còn có thể đo trực tiếp từ vòng ngoài của vòng bi bằng một đầu đo đi xuyên qua một lỗ dầu trên vỏ gối.
Thông thường nhiệt độ vòng bi tăng lên từ từ sau khi khởi động máy đến khi chạy ổn định sau khoảng 1-2 tiếng đồng hồ. Nhiệt độ vòng bi khi chạy ổn định phụ thuộc vào tải, tốc độ quay và đặc tính truyền nhiệt của máy. Sự bôi trơn không đủ hay lắp ráp không đúng có thể gây ra nhiệt độ ổ bi tăng nhanh chóng. Những trường hợp như vậy cần tạm thời ngừng và có biện pháp khắc phục.
Thông thường nhiệt độ vòng bi tăng lên từ từ sau khi khởi động máy đến khi chạy ổn định sau khoảng 1-2 tiếng đồng hồ. Nhiệt độ vòng bi khi chạy ổn định phụ thuộc vào tải, tốc độ quay và đặc tính truyền nhiệt của máy. Sự bôi trơn không đủ hay lắp ráp không đúng có thể gây ra nhiệt độ ổ bi tăng nhanh chóng. Những trường hợp như vậy cần tạm thời ngừng và có biện pháp khắc phục.
4.4 Ảnh hưởng của sự bôi trơn
Mục đích chính của sự bôi trơn là giảm ma sát và giảm sự mài mòn bên trong vòng bi tránh hư hỏng sớm vòng bi. Chất bôi trơn cung cấpnhững ưu điểm sau:
(1) Giảm ma sát và mài mòn: màng dầu giúp giảm ma sát, sự mài mòn và ngăn ngừa sự tiếp xúc trực tiếp của các chi tiết kim loại như bi, vòng trong, vòng ngoài và vòng giữ bi.
(2) Kéo dài tuổi thọ mỏi của kim loại: phụ thuộc vào độ nhớt và độ dày của màng dầu giữa các bề mặt tiếp xúc. Màng dầu càng dày sẽ giúp kéo dài tuổi thọ mỏi, và nếu độ nhớt thấp sẽ dẫn đến màng dầu nhỏ và nếu độ nhớt quá thấp sẽ dẫn đến không đủ tạo màng dầu.
(3) Giảm sự sinh nhiệt do ma sát và tác dụng làm mát: Sự tuần hoàn dầu bôi trơn giúp đưa nhiệt sinh ra do ma sát ra khỏi gối nhằm ngăn ngừa vòng bi quá nhiệt và dầu bị biên chất.
(4) Có tác dụng làm kín và ngăn ngừa gỉ sét: sự bôi trơn đủ cũng giúp ngăn tạp chất xâm nhập từ bên ngoài vào vòng bi và bảo vệ nó chống lại sự ăn mòn và gỉ sét.
(1) Giảm ma sát và mài mòn: màng dầu giúp giảm ma sát, sự mài mòn và ngăn ngừa sự tiếp xúc trực tiếp của các chi tiết kim loại như bi, vòng trong, vòng ngoài và vòng giữ bi.
(2) Kéo dài tuổi thọ mỏi của kim loại: phụ thuộc vào độ nhớt và độ dày của màng dầu giữa các bề mặt tiếp xúc. Màng dầu càng dày sẽ giúp kéo dài tuổi thọ mỏi, và nếu độ nhớt thấp sẽ dẫn đến màng dầu nhỏ và nếu độ nhớt quá thấp sẽ dẫn đến không đủ tạo màng dầu.
(3) Giảm sự sinh nhiệt do ma sát và tác dụng làm mát: Sự tuần hoàn dầu bôi trơn giúp đưa nhiệt sinh ra do ma sát ra khỏi gối nhằm ngăn ngừa vòng bi quá nhiệt và dầu bị biên chất.
(4) Có tác dụng làm kín và ngăn ngừa gỉ sét: sự bôi trơn đủ cũng giúp ngăn tạp chất xâm nhập từ bên ngoài vào vòng bi và bảo vệ nó chống lại sự ăn mòn và gỉ sét.
4.5 Lựa chọn chất bôi trơn
Có hai phương pháp chính bôi trơn vòng bi: bôi trơn bằng mỡ và bôi trơn bằng dầu. Lựa chọn phương pháp nào phụ thuộc điều kiện và mục đích sử dụng để đạt được sự vận hành tốt nhất của vòng bi. Bảng so sánh giữa hai kiểu bôi trơn Bảng 4.1
| Nội dung | Bôi trơn bằng mỡ | Bôi trơn bằng dầu |
| Kết cấu buồng ổ và phương pháp làm kín | Đơn giản | Phức tạp hơn. Đòi hỏi bảo trì cẩn thận hơn |
| Tốc độ | Tốc độ giới hạn: 65%~80% tốc độ của bôi trơn bằng dầu | |
| Hiệu quả làm mát | Kém | Truyền nhiệt là có thể sử dụng bôi trơn cưỡng bức tuần hoàn |
| Độ lỏng | Kém | Tốt |
| Thay mới | Một vài trường hợp khó khăn | Dễ dàng |
| Loại chất bẩn | Không thể | Dễ dàng |
| Nhiễm bẩn bên ngoài do rò rỉ | Hiếm khi nhiễm bẩn bởi rò rỉ | Thường rò rỉ. Không thích hợp nếu đòi hỏi tránh nhiễm bẩn từ bên ngoài. |
Mối quan hệ giữa nhiệt độ và độ nhớt
(1) Bôi trơn bằng mỡ: Mỡ là một chất bôi trơn với thành phần cơ bản là dầu và các phụ gia. Khi lựa chọn mỡ, chú ý sự phù hợp với điều kiện sử dụng của mỡ. Xem ví dụ về độ đặc của mỡ và nơi sử dụng bảng 4.2:
| Độ đặc của mỡ | #0 | #1 | #2 | #3 | #4 |
| Độ đặc (1/10mm) | 355~385 | 310~340 | 265~295 | 220~250 | 175~205 |
| Ứng dụng | Cung cấp mỡ tập trung | Cung cấp mỡ tập trung Nhiệt độ thấp |
Loại mỡ thông thường | Loại mỡ thông thường, nhiệt độ cao | Nhiệt độ cao |
| Nơi dễ xảy ra ăn mòn | Nơi dễ xảy ra ăn mòn | vòng bi có vòng bịt kín | vòng bi có vòng bịt kín | Nơi mỡ sử dụng để làm kín |
| Nhiệt độ vận hành | Tốc độ | Tải nhẹ và bình thường | Tải nặng và mạnh |
| -30~0oC | Dưới tốc độ tới hạn | ISO VG 15, 22, 32 (dầu cho máy lạnh) | – |
| -0~50oC | Dưới 50% tốc độ tới hạn | ISO VG 32, 46, 68 (dầu cho ổ đỡ, tuốcbin) | ISO VG 46, 68, 100 (dầu cho ổ đỡ, tuốcbin) |
| Ở khoảng 50% đến 100% tốc độ tới hạn | ISO VG 15, 22, 32 (dầu cho ổ đỡ) | ISO VG 22, 32, 46 (dầu cho ổ đỡ, tuốcbin) | |
| Trên tốc độ tới hạn | ISO VG 10, 15, 22 (dầu cho ổ đỡ) | – | |
| 50~80oC | Dưới 50% tốc độ tới hạn | ISO VG 100, 150, 220 (dầu cho ổ đỡ) | ISO VG 150, 220, 320 (dầu cho ổ đỡ) |
| Ở khoảng 50% đến 100% tốc độ tới hạn | ISO VG 46, 68, 100 (dầu cho ổ đỡ, tuốcbin) | ISO VG 68, 100, 150 (dầu cho ổ đỡ, tuốcbin) | |
| Trên tốc độ tới hạn | ISO VG 32, 46, 68 (dầu cho ổ đỡ, tuốcbin) | – | |
| 80~110oC | Dưới 50% tốc độ tới hạn | ISO VG 320, 460 (dầu cho ổ đỡ) | ISO VG 460, 680 (dầu cho ổ đỡ, hộp số) |
| Ở khoảng 50% đến 100% tốc độ tới hạn | ISO VG 150, 220 (dầu cho ổ đỡ) | ISO VG 220, 320 (dầu cho ổ đỡ) | |
| Trên tốc độ tới hạn | ISO VG 68, 100 (dầu cho ổ đỡ, tuốcbin) | – |
(2) Bôi trơn bằng dầu: Có nhiều phương pháp bôi trơn bằng dầu khác nhau: bể dầu, bôi trơn nhỏ giọt, kiểu vung tóe, bôi trơn tuần hoàn, phun sương và phun dạng khí. Phương pháp này sử dụng cho thiết bị tốc độ cao và nhiệt độ cao. Bôi trơn bằng dầu đặc biệt hiệu quả trong những trường hợp phải lấy nhiệt ra khỏi vị trí bôi trơn. Chú ý lựa chọn dầu có độ nhớt phù hợp với nhiệt độ vận hành của vòng bi. Nói chung, dầu có độ nhớt thấp sử dụng cho thiết bị tốc độ cao, còn thiết bị tải nặng thì dùng loại dầu có độ nhớt cao. Đối với ứng dụng thông thường thì khoảng độ nhớt thay đổi theo nhiệt độ vận hành ở bảng 4.3. Ngoài ra bảng 4.1 cho thấy mối quan hệ giữa nhiệt độ và độ nhớt của dầu bôi trơn. Xem ví dụ về lựa chọn dầu bôi trơn cho các điều kiện vận hành khác nhau ở Bảng 4.4.
| Loại vòng bi | Độ nhớt ở nhiệt độ vận hành |
| vòng bi cầu, vòng bi đũa trụ | >=13 mm2/s |
| vòng bi đũa kim, vòng bi đũa trụ | >=20 mm2/s |
| vòng bi chặn đũa trụ | >=32 mm2/s |
Bảng 4.3 Độ nhớt yêu cầu cho các loại vòng bi
Ghi chú: 1 mm2/s = 1 cSt (Centi-Stokes)
Bảng 4.4
Ghi chú: Tốc độ giới hạn sử dụng trong bảng trên dựa theo bảng tra kích trước vòng bi của NSK.
4.6 Bổ sung và thay mới chất bôi trơn
(1) Bổ sung định kỳ: Dù sử dụng loại mỡ chất lượng cao thì tính chất của nó cũng bị giảm theo thời gian, vì vậy đòi hỏi thay mới định kỳ. Hình 4.2 (1) và (2) cho thấy tần suất bổ sung dầu đối với từng loại vòng bi ở tốc độ khác nhau. Bảng này áp dụng cho loại mỡ dầu khoáng xà phòng lithium chất lượng cao, nhiệt độ vòng bi 70oC và tải bình thường (P/C=0.1). Ghi chú P: tải trọng cân bằng; C: Tải trọng cơ bản.
– Nhiệt độ: nếu nhiệt độ vòng bi vượt quá 70oC, tần suất bổ sung dầu được giảm một nửa cho mỗi 15oC tăng lên.
– Mỡ: đối với trường hợp vòng bi cầu, tần suất thay đổi phụ thuộc vào loại mỡ sử dụng. (ví dụ đối với mỡ dầu tổng hợp xà phòng lithium chất lượng cao có thể tăng tần suất lên 2 lần).
– Tải trọng: Tần suất bổ sung phụ thuộc độ lớn của tải trọng vòng bi. Xem bảng 4.2 (3).
(2) Tần suất thay dầu: Tần suất thay dầu phụ thuộc điều kiện vận hành và số lượng dầu. Nói chung, đối với nhiệt độ vạn hành dưới 50oC và môi trường sạch, tần suất thay thế là 1 năm. Nếu nhiệt độ dầu trên 100oC, thì nên thay dầu ít nhất 3 tháng một lần.
– Nhiệt độ: nếu nhiệt độ vòng bi vượt quá 70oC, tần suất bổ sung dầu được giảm một nửa cho mỗi 15oC tăng lên.
– Mỡ: đối với trường hợp vòng bi cầu, tần suất thay đổi phụ thuộc vào loại mỡ sử dụng. (ví dụ đối với mỡ dầu tổng hợp xà phòng lithium chất lượng cao có thể tăng tần suất lên 2 lần).
– Tải trọng: Tần suất bổ sung phụ thuộc độ lớn của tải trọng vòng bi. Xem bảng 4.2 (3).
(2) Tần suất thay dầu: Tần suất thay dầu phụ thuộc điều kiện vận hành và số lượng dầu. Nói chung, đối với nhiệt độ vạn hành dưới 50oC và môi trường sạch, tần suất thay thế là 1 năm. Nếu nhiệt độ dầu trên 100oC, thì nên thay dầu ít nhất 3 tháng một lần.
