Nguyên nhân hỏng vòng bi lăn do mỡ bôi trơn
Vòng bi lăn hay còn gọi là ổ trục lăn là thành phần cơ khí được sử dụng thường xuyên nhất cần mỡ bôi trơn. Vòng bi lăn có xu hướng hỏng trước tuổi thọ thiết kế của chúng. Điều này thường là do các yếu tố về môi trường và vận hành không được kiểm soát hoặc xem xét khi lựa chọn mỡ bôi trơn. Do đó, cho dù là do nhiễm bẩn quá mức hay chất bôi trơn được bôi không đúng cách, điều quan trọng là phải hiểu được nguyên nhân gốc rễ có thể góp phần gây ra cơ chế hỏng hóc bôi trơn cùng với những lý do phổ biến nhất khiến vòng bi sớm hết tuổi thọ. Nguyên nhân hỏng vòng bi lăn do mỡ bôi trơn là gì?
Nguyên nhân hỏng vòng bi lăn do mỡ bôi trơn
Nguyên nhân hỏng vòng bi lăn do mỡ bôi trơn gồm có: Mỡ bôi trơn không phù hợp, thiếu mỡ bôi trơn, mỡ bôi trơn dư thừa, điều kiện chạy nóng, ô nhiễm rắn, ô nhiễm độ ẩm, trộn lẫn mỡ bôi trơn…
Khi thực hiện phân tích chế độ và tác động hỏng hóc ( FMEA ) trên vòng bi lăn, một loạt các câu hỏi phải được đặt ra:
- Vòng bi được sử dụng cho mục đích gì?.
- Thiết bị chứa vòng bi quan trọng như thế nào trong toàn bộ hệ thống?.
- Những chế độ hỏng hóc tiềm ẩn là gì? (Máy có thể hỏng theo những cách nào?).
- Tác động của các chế độ hỏng hóc là gì? (Hậu quả của hỏng hóc đối với hoạt động là gì?).
- Mức độ nghiêm trọng của từng tác động này là gì? (Tác động tương đối của các chế độ hỏng hóc này đến hoạt động là gì?).
- Cơ chế hỏng hóc của từng chế độ hỏng hóc là gì? (Nguyên nhân gốc rễ cơ bản là gì?).
- Khả năng tồn tại cơ chế hỏng hóc là bao nhiêu? (Xác suất của cơ chế hỏng hóc là bao nhiêu?).
- Những cơ chế phát hiện lỗi nào được triển khai? (Có những phương pháp nào để dự đoán lỗi?).
- Cơ chế phát hiện có hiệu quả như thế nào? (Xác suất phát hiện lỗi sớm là bao nhiêu?).
Với câu trả lời cho những câu hỏi này, có thể tính toán được mức độ rủi ro/ưu tiên và đưa ra khuyến nghị cho chiến lược bảo trì tốt nhất.
Nguyên nhân hỏng vòng bi lăn do mỡ bôi trơn không phù hợp
Đầu tiên phải chọn đúng loại mỡ bôi trơn cho ứng dụng. Các đặc tính cơ bản, chẳng hạn như độ nhớt, gói phụ gia và độ đặc (đối với mỡ), nên được lựa chọn cẩn thận dựa trên loại vòng bi, hệ số tốc độ và điều kiện vận hành.
Nếu những yếu tố này không được cân nhắc kỹ lưỡng và sử dụng mỡ bôi trơn không phù hợp, chất bôi trơn có thể bị quá tải hoặc không đủ cho nhu cầu bôi trơn của máy. Trong cả hai trường hợp, ổ trục có khả năng bị mòn sớm và hỏng.
Nguyên nhân hỏng vòng bi lăn do thiếu mỡ bôi trơn
Đối với các ứng dụng vòng bi lăn được bôi trơn bằng mỡ, chúng ta phải thiết lập đúng thể tích và tần suất bôi mỡ lại để đảm bảo các vùng tải ổ trục được bôi trơn đúng cách. Quá nhiều thời gian giữa các khoảng thời gian bôi mỡ lại hoặc bôi quá ít mỡ sẽ gây ra tình trạng ranh giới quá mức và mài mòn ổ trục.
Kiểu cơ chế hỏng hóc này cũng có xu hướng kích hoạt phản ứng dây chuyền của các cơ chế hỏng hóc khác, chẳng hạn như điều kiện chạy nóng và tạo ra các hạt mài mòn, tiếp tục duy trì chế độ hỏng hóc. Ngay cả trong các ứng dụng dầu, việc theo dõi thường xuyên mức dầu có thể tạo ra sự khác biệt giữa bôi trơn tối ưu và không bôi trơn.
Nguyên nhân hỏng vòng bi lăn do thừa mỡ bôi trơn
Thêm mỡ bôi trơn không phải lúc nào cũng tốt hơn. Khi thêm quá nhiều mỡ vào vòng bi trong các ứng dụng tốc độ trung bình đến cao, nhiệt độ sẽ tăng do khuấy, và máy phải hoạt động mạnh hơn để khắc phục ma sát của chất lỏng. Khi nhiệt độ tăng do lượng mỡ quá nhiều, độ nhớt sẽ giảm và các tác động bất lợi khác sẽ xảy ra. Bằng cách tính toán chính xác lượng mỡ cần thiết, chúng ta có thể loại bỏ khả năng bôi quá nhiều mỡ vào vòng bi lăn.
Nguyên nhân hỏng vòng bi lăn do điều kiện chạy nóng
Nếu nhiệt độ tăng là do tình trạng bên trong là do các nguyên nhân như bôi trơn quá mức, thiếu chất bôi trơn hoặc sai lệch. Bất kể nguồn gốc của tình trạng chạy nóng là gì, nhiệt sẽ dẫn đến tăng quá trình oxy hóa chất bôi trơn, suy thoái nhiệt, cạn kiệt phụ gia, thay đổi độ nhớt và các chế độ hỏng hóc khác.
Nguyên nhân hỏng vòng bi lăn do ô nhiễm rắn
Các chất gây ô nhiễm rắn có thể xâm nhập vào hệ thống theo nhiều cách, bao gồm thông qua chất bôi trơn mới, thâm nhập vào từ núm mỡ, qua các miếng đệm bị lỗi,… Loại chất gây ô nhiễm rắn có thể khác nhau tùy thuộc vào nguồn, nhưng bụi/chất bẩn trong không khí thông thường chủ yếu bao gồm silica và alumina.
Nhiễm bẩn quá mức sẽ dẫn đến hỏng hóc bôi trơn, vì chất bôi trơn có thể không thể vượt qua các chế độ mài mòn khác nhau, như mài mòn ba vật thể. Ngoài ra, nếu chất gây ô nhiễm là chất xúc tác kim loại, chúng có thể góp phần làm chất bôi trơn bị phân hủy dưới dạng oxy hóa, đặc biệt là khi kết hợp với nước, nhiệt độ cao hơn và không khí. Một cách để ngăn chặn sự nhiễm bẩn ngay từ đầu là sử dụng bộ bôi trơn một điểm , giúp giữ mỡ được bao bọc trong một không gian kín cho đến khi mỡ được phân phối vào vòng bi lăn.
Nguyên nhân hỏng vòng bi lăn do ô nhiễm độ ẩm
Tương tự như chất gây ô nhiễm rắn, độ ẩm có thể xâm nhập vào hệ thống theo nhiều cách khác nhau, bao gồm thông qua điểm vào khoảng không, phớt hoặc mỡ mới. Khi khoảng không ẩm, các chu kỳ nhiệt có thể khiến độ ẩm thoát ra khỏi không khí, đổ hơi lên bề mặt và tìm đường vào dầu thông qua trọng lực. Độ ẩm có thể tồn tại trong chất bôi trơn dưới dạng nước hòa tan, nhũ tương hoặc nước tự do. Nước nhũ tương có khả năng phá hủy mạnh nhất trong dầu.
Nước không phải là chất bôi trơn tốt, vì vậy khi nó thay thế dầu trong vùng chịu tải của ổ trục, nước sẽ gây ra lỗi bôi trơn và mài mòn cơ học. Nước cũng góp phần vào quá trình oxy hóa và thủy phân , với chất bôi trơn bị phân hủy hóa học vĩnh viễn và cạn kiệt phụ gia.
Những điều này có thể dẫn đến hỏng hóc bôi trơn bằng cách thay đổi độ nhớt của chất bôi trơn, loại bỏ chức năng phụ gia và tạo ra các chất gây ô nhiễm, chất không hòa tan và axit khác. Khi xem xét máy móc, nước là nguyên nhân chính gây ra rỉ sét.
Nguyên nhân hỏng vòng bi lăn do trộn lẫn mỡ bôi trơn
Việc đổ thêm (nếu là dầu) hoặc bôi trơn lại (nếu là mỡ) ổ trục bằng chất bôi trơn không phù hợp có thể làm thay đổi đáng kể các đặc tính vật lý và hóa học của hỗn hợp chất bôi trơn thu được. Không chỉ các yếu tố như độ nhớt không phù hợp có thể ảnh hưởng đến quá trình bôi trơn mà các chất phụ gia cũng có thể phản ứng tiêu cực với nhau, cản trở chức năng của chúng.
Các chất gây ô nhiễm khác
Tùy thuộc vào loại máy, vòng bi lăn có thể tiếp xúc với các hóa chất xử lý khác, chất gây ô nhiễm thổi qua, glycol ,… Tùy thuộc vào loại chất gây ô nhiễm, mỡ bôi trơn có thể thay đổi về mặt hóa học hoặc vật lý, dẫn đến hỏng hóc bôi trơn.
Tóm lại, bất kể cơ chế hỏng hóc do mỡ bôi trơn hay chất gây ô nhiễm, kết quả sẽ dẫn đến chế độ hỏng hóc do bôi trơn hoặc góp phần trực tiếp vào chế độ hỏng hóc cơ học của vòng bi. Khi nhiều cơ chế hỏng hóc được kết hợp, khả năng hỏng hóc do chất bôi trơn sẽ cao hơn.
Tiến hành FMEA máy trên vòng bi lăn bị hỏng thường có thể phát hiện ra các dấu hiệu hao mòn cơ học cho biết liệu hỏng hóc có liên quan đến chất bôi trơn hay không, mặc dù thường thì hư hỏng trong giai đoạn cuối của một hỏng hóc nghiêm trọng sẽ phá hủy hoặc làm lu mờ bằng chứng về nguyên nhân gốc rễ thực sự của hỏng hóc. Trong những trường hợp này, cách tốt nhất thường là tiến hành phân tích mỡ bôi trơn để phát hiện manh mối về nguyên nhân gốc rễ, chẳng hạn như chất bôi trơn bị phân hủy do nhiệt, mức độ chất gây ô nhiễm bất thường, thay đổi độ nhớt,…
Khi đưa ra kết luận, việc đưa vào các hồ sơ bảo trì hoặc dữ liệu giám sát tình trạng, chẳng hạn như phân tích độ rung, nhiệt độ hoặc nhật ký bảo trì về việc bôi trơn lại và kiểm tra đóng vai trò rất quan trọng.
Kết luận
Hiểu được các cơ chế hỏng hóc là bước quan trọng nhất để ngăn ngừa hỏng hóc vòng bi lăn và chủ động tìm kiếm, thực hiện các cách để ngăn ngừa hư hỏng và giảm thiểu thời gian chết máy. Qua việc phân tích các nguyên nhân gốc rễ gây ra hỏng hóc của vòng bi lăn, người sử dụng sẽ chuẩn hoá sơ đồ bôi trơn, quy trình vận hành, quy trình bảo trì bảo dưỡng và quy trình cung ứng vật tư tiêu hao phù hợp cho doanh nghiệp của mình.
