Techemer - Nhà sản xuất vòng bi và phớt trục bôi trơn bằng nước từ năm 2008.
Ổ trục bôi trơn bằng nước được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị hoạt động trong hoặc xung quanh nước, bao gồm hệ thống đẩy tàu biển, tua bin thủy điện và máy bơm nước cỡ lớn. Thay vì dựa vào dầu hoặc mỡ tại bề mặt tiếp xúc của ổ trục, các ổ trục này sử dụng nước để bôi trơn và làm mát.
Ý tưởng nghe có vẻ đơn giản, nhưng thiết kế một ổ trục bôi trơn bằng nước đáng tin cậy không chỉ đơn thuần là thay thế dầu bằng nước. Nước có độ nhớt thấp hơn nhiều so với dầu bôi trơn, do đó hiệu suất của ổ trục phụ thuộc chặt chẽ vào tốc độ trục, tải trọng, khe hở khi vận hành, đặc tính vật liệu, chất lượng nước và tình trạng của trục.
Điều này trở nên đặc biệt quan trọng trong quá trình khởi động và vận hành ở tốc độ thấp, hoặc khi nước có chứa cát và các hạt mài mòn khác.
Hướng dẫn này xem xét cách thức hoạt động của ổ trục bôi trơn bằng nước, chúng được sử dụng ở đâu, các đặc tính của các vật liệu khác nhau như thế nào và các kỹ sư nên cân nhắc điều gì khi lựa chọn ổ trục cho ứng dụng hàng hải, thủy điện hoặc máy bơm.
| Mục | Những cân nhắc điển hình |
|---|---|
| Chất bôi trơn | Nước |
| Loại ổ trục | Ổ trượt/ổ trơn |
| Vật liệu thông thường | Cao su, chất đàn hồi kỹ thuật, polyme và gốm sứ cho các ứng dụng chọn lọc. |
| Ứng dụng chính | Động cơ đẩy hàng hải, thủy điện và máy bơm nước |
| Lợi ích chính | Không cần dầu bôi trơn tại vị trí tiếp xúc ổ trục, làm mát bằng nước, tùy chọn vật liệu chống ăn mòn. |
| Các yếu tố thiết kế chính | Tải trọng, tốc độ, khe hở, lưu lượng nước, tình trạng trục và vật liệu |
| Điều kiện khó khăn | Khởi động, tốc độ thấp, cặn bẩn, các hạt mài mòn, lệch trục và thiếu nước |
Ổ trục bôi trơn bằng nước là một loại ổ trục trượt sử dụng nước giữa trục và bề mặt ổ trục để bôi trơn và làm mát.
Khi trục quay, nước được hút vào khe hở chuyển động. Ở tốc độ, tải trọng và hình dạng phù hợp, áp suất phát sinh trong màng nước và giúp tách trục khỏi bề mặt ổ đỡ. Điều này làm giảm sự tiếp xúc trực tiếp và cho phép ổ đỡ chịu tải trọng của trục đồng thời kiểm soát ma sát và mài mòn.
Các ổ trục bôi trơn bằng nước thường được tìm thấy trong ống trục chân vịt, hệ thống trục chân vịt, hệ thống bánh lái, tuabin thủy điện, bơm thẳng đứng và các thiết bị xử lý nước khác.
Hai thuật ngữ này đôi khi được sử dụng cùng nhau, nhưng chúng mô tả những điều khác nhau.
Bôi trơn bằng nướcThuật ngữ này đề cập đến phương pháp bôi trơn. Nước đóng vai trò là chất bôi trơn và chất làm mát trong quá trình hoạt động.
Tự bôi trơnĐiều này đề cập đến đặc tính ma sát của chính vật liệu ổ trục.
Vật liệu được sử dụng trong ổ trục bôi trơn bằng nước cũng có thể chứa các thành phần tự bôi trơn. Điều này có thể hữu ích trong quá trình khởi động, tắt máy và các giai đoạn khác khi màng nước hoàn chỉnh chưa hình thành. Tuy nhiên, ổ trục tự bôi trơn không tự động trở thành ổ trục bôi trơn bằng nước.
Sự khác biệt đó rất quan trọng khi lựa chọn vật liệu và so sánh các sản phẩm vòng bi.
Trong quá trình hoạt động bình thường, trục quay hút nước vào khe hở giữa trục và ổ trục. Áp suất tạo ra trong lớp màng nước sẽ nâng đỡ trục và giảm sự tiếp xúc trực tiếp giữa hai bề mặt.
Quy trình cơ bản là:
Trục quay → nước chảy vào khe hở → áp suất màng nước hình thành → các bề mặt tách rời → ma sát và mài mòn giảm
Ở tốc độ trục đủ lớn, lớp màng dầu thủy động ổn định có thể chịu được phần lớn tải trọng của ổ trục.
Các giai đoạn khó khăn hơn thường là khởi động, tắt máy và vận hành ở tốc độ rất thấp.
Trước khi trục đạt tốc độ vận hành, áp suất thủy động có thể không đủ để duy trì một lớp màng nước hoàn chỉnh. Do đó, một số bộ phận của trục và ổ trục có thể hoạt động trong điều kiện bôi trơn hỗn hợp hoặc bôi trơn biên.
Đây là lúc đặc tính ma sát và mài mòn của vật liệu ổ trục trở nên đặc biệt quan trọng.
Do đó, ổ trục được sử dụng trong thiết bị khởi động nhiều lần trong ngày có thể cần các đặc tính vật liệu khác với ổ trục được sử dụng trong máy móc chỉ khởi động một lần rồi chạy liên tục.
Điều tương tự cũng áp dụng cho các sự cố gián đoạn tạm thời trong nguồn cung cấp nước. Vật liệu có thể chịu được một khoảng thời gian khởi động khô ngắn, nhưng điều này không bao giờ được hiểu là khả năng hoạt động khô vô hạn.
Nước không chỉ giúp giảm ma sát mà còn có tác dụng tản nhiệt cho ổ trục.
Nếu nguồn cung cấp nước bị hạn chế, cả quá trình bôi trơn và làm mát đều có thể bị suy giảm. Nhiệt độ cục bộ có thể tăng lên, ma sát tăng và sự mài mòn ổ trục có thể tăng nhanh.
Vì lý do này, lưu lượng nước không thể tách rời khỏi thiết kế ổ trục. Đường kính ổ trục, chiều dài, tốc độ, tải trọng, bố trí rãnh và nhiệt độ hoạt động đều ảnh hưởng đến lượng và sự phân bố nước cần thiết.
Không có một loại vật liệu nào là tốt nhất cho mọi loại ổ trục bôi trơn bằng nước.
Ống trục chân vịt hoạt động trong nước biển có những yêu cầu khác so với máy bơm thẳng đứng xử lý nước sông chứa nhiều phù sa. Ổ trục dẫn hướng của tuabin thủy điện cũng có sự kết hợp khác nhau giữa tải trọng, tốc độ và chu kỳ hoạt động.
Do đó, việc lựa chọn vật liệu nên bắt đầu từ điều kiện vận hành chứ không phải từ tên vật liệu.
Cao su và vật liệu đàn hồi đã được sử dụng trong các ổ trục bôi trơn bằng nước trên tàu biển trong nhiều năm.
Độ đàn hồi của chúng giúp hấp thụ rung động và va đập, đồng thời vật liệu này có thể mang lại khả năng trượt tốt trong điều kiện bôi trơn bằng nước thích hợp. Những đặc tính này làm cho ổ trục đàn hồi đặc biệt hữu ích khi cần phải xử lý rung động trục, va đập hoặc những thay đổi nhỏ về độ thẳng hàng.
Hiệu năng vẫn phụ thuộc vào công thức chế tạo. Khả năng chịu tải, khả năng hấp thụ nước, khả năng chịu nhiệt và khả năng chống mài mòn có thể khác nhau đáng kể giữa các vật liệu đàn hồi khác nhau.
Các polyme kỹ thuật mang đến một hướng đi khác cho thiết kế ổ trục bôi trơn bằng nước. Tùy thuộc vào công thức, chúng có thể kết hợp ma sát thấp với khả năng chống mài mòn, chống ăn mòn, độ ổn định kích thước và khả năng chịu tải tương đối cao.
Techemer sử dụng nhiều hệ thống vật liệu khác nhau vì yêu cầu đối với nước sạch, nước có tải trọng nặng và nước có nhiều cặn bẩn không giống nhau.
Techemer TSTN là một hợp kim đàn hồi dẻo chứa các vi tinh thể tự bôi trơn và các hạt chịu áp suất cực cao.
Vật liệu này được thiết kế để cân bằng giữa ma sát thấp và khả năng chống mài mòn, đặc biệt trong các ứng dụng đòi hỏi cao, nơi ổ trục có thể chịu tải nặng, chu kỳ khởi động-dừng thường xuyên hoặc các giai đoạn bôi trơn biên.
Các ứng dụng điển hình bao gồm ổ trục dẫn hướng bơm, ổ trục ống đuôi tàu, ổ trục bánh lái và hệ thống ổ trục thủy điện.
Dữ liệu vật liệu của Techemer cho thấy áp suất bề mặt động điển hình lên đến khoảng10 MPavà giá trị PV được bôi trơn bằng nước lên đến khoảng100 MPa·m/s.
Các số liệu này mô tả khả năng chịu tải của vật liệu trong các điều kiện cụ thể. Chúng không nên được sử dụng làm giới hạn thiết kế chung mà không xem xét kích thước ổ trục, tốc độ, nhiệt độ, điều kiện nước và toàn bộ hệ thống trục-ổ trục.
PREM là một loại chất đàn hồi kỹ thuật được Techemer sử dụng trong các ứng dụng bơm bôi trơn bằng nước và trục tàu thủy.
Nó đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng đòi hỏi khả năng chịu tải cao hơn cùng với hoạt động ổn định trong nước. Các ứng dụng điển hình bao gồm ổ trục bơm thẳng đứng và hệ thống ổ trục ống trục chân vịt.
Cũng như với bất kỳ vật liệu ổ trục nào, sự lựa chọn cuối cùng nên dựa trên áp suất ổ trục thực tế, tốc độ trục, điều kiện nước, kích thước và cách bố trí lắp đặt.
Nước sạch và nước chứa nhiều cặn bẩn đặt ra những yêu cầu rất khác nhau đối với ổ trục.
Dầu bôi trơn Techemer hRBR được thiết kế cho các ứng dụng có chứa cát, bùn và các hạt mài mòn khác trong nước bôi trơn. Sự kết hợp giữa khả năng chống mài mòn và độ đàn hồi giúp nó phù hợp với các loại bơm có nhiều cặn, thiết bị thủy điện, tàu nạo vét, tàu thuyền và các ứng dụng nước khắc nghiệt khác.
Đây là một lĩnh vực mà việc chỉ chọn vật liệu cứng nhất có thể gây hiểu lầm. Ổ trục và trục hoạt động như một cặp. Cách các hạt di chuyển qua khe hở, liệu chúng có bị kẹt hay không, và cách chúng tương tác với bề mặt trục đều quan trọng không kém độ cứng của chính ổ trục.
Vòng bi gốm rất hữu ích trong một số ứng dụng nhất định, nơi mà sự mài mòn, ăn mòn, tiếp xúc với hóa chất hoặc nhiệt độ khiến các giải pháp polymer thông thường khó sử dụng.
Hệ thống ổ trục gốm Techemer có thể tích hợp bề mặt ổ trục SiC, vỏ kim loại, ống lót trục cứng và cấu trúc đệm đàn hồi.
Các ứng dụng điển hình bao gồm máy bơm, thiết bị thủy điện và thiết bị xử lý môi chất ăn mòn hoặc mài mòn.
Gốm sứ không tự động trở thành lựa chọn tốt hơn chỉ vì nó cứng hơn. Các yếu tố như tải trọng va đập, sự thẳng hàng, sự ghép nối trục, quá trình lắp đặt và độ rung vẫn cần được xem xét.
Việc lựa chọn vật liệu thực tế bắt đầu từ môi trường hoạt động.
| Điều kiện vận hành | Những gì vòng bi cần | Hướng đi khả thi của Techemer |
|---|---|---|
| Nước ngọt sạch | Độ ma sát thấp, khả năng chống mài mòn và độ ổn định kích thước | TSTN hoặc PREM, tùy thuộc vào tải |
| Nước biển | Khả năng chống ăn mòn và khả năng tương thích với trục | Loại polyme/chất đàn hồi phù hợp cho môi trường biển |
| Nước chứa nhiều trầm tích | Khả năng chống mài mòn và khả năng chịu đựng hạt | hRBR |
| Tải trọng cao | Khả năng chịu tải và khả năng chống biến dạng | TSTN hoặc PREM, tùy thuộc vào cách tính toán. |
| Vận hành khởi động-dừng thường xuyên | Hoạt động tốt dưới điều kiện bôi trơn biên | TSTN khi thích hợp |
| Nước nạo vét hoặc nước mài mòn | Khả năng chịu đựng hạt và bảo vệ trục | hRBR |
| Môi trường ăn mòn hoặc mài mòn mạnh | Khả năng chống mài mòn và hóa chất cao | Gốm sứ (nếu phù hợp) |
Bảng này chỉ là điểm khởi đầu, không phải là thông số kỹ thuật vật liệu.
Hai máy bơm cùng kích thước có thể cần các loại ổ trục khác nhau nếu một máy dùng để bơm nước sạch từ hồ chứa và máy kia dùng để bơm cát lơ lửng. Điều tương tự cũng áp dụng cho các tàu, tuabin và các loại máy móc khác được bôi trơn bằng nước.
A ổ trục ống đuôi tàu được bôi trơn bằng nướcNó hỗ trợ trục chân vịt trong khi nước biển hoặc nước được cung cấp bôi trơn và làm mát ổ trục.
Các ổ trục này phải chịu đựng nhiều hơn là chỉ sự quay của trục. Tải trọng của chân vịt, sự thẳng hàng của trục, độ rung, sự tiếp xúc với nước biển và việc điều khiển ở tốc độ thấp đều ảnh hưởng đến hiệu suất của chúng.
Ống lót trục cũng quan trọng không kém. Vật liệu ổ trục tốt nhưng kết hợp với ống lót không phù hợp hoặc bị hư hỏng vẫn có thể dẫn đến mài mòn nhanh chóng.
Vì lý do này, việc lựa chọn bạc đạn ống trục chân vịt cần xem xét bạc đạn và ống lót trục như một hệ thống ma sát thống nhất chứ không phải là hai bộ phận độc lập.
Các ổ trục bánh lái hoạt động theo một chế độ bôi trơn khác.
Trục bánh lái di chuyển chậm và dao động trong một góc giới hạn thay vì quay liên tục với tốc độ cao. Do đó, việc duy trì một lớp màng nước thủy động học hoàn chỉnh có thể khó khăn hơn.
Tải trọng tĩnh cao, va đập, tiếp xúc với nước biển và bôi trơn biên trở thành những yếu tố cần quan tâm hơn. Độ đàn hồi của vật liệu và ma sát ở tốc độ thấp có thể đặc biệt quan trọng trong loại ứng dụng này.
Các ổ đỡ dẫn hướng tuabin thủy điện kiểm soát chuyển động hướng tâm của trục và giúp duy trì sự thẳng hàng của rôto.
Ổ trục phải hoạt động ổn định dưới tải trọng hướng tâm liên tục trong điều kiện chất lượng nước thực tế tại trạm. Ở những nơi nước sông chứa nhiều trầm tích, mài mòn do ma sát có thể trở thành một trong những mối quan ngại chính trong thiết kế.
Khe hở, độ ổn định kích thước, tình trạng bề mặt trục và độ rung cũng cần được chú ý kỹ lưỡng.
Các ổ trục bôi trơn bằng nước thường được sử dụng trong các loại bơm trục đứng, trục ngang, bơm hỗn hợp và bơm hướng trục.
Máy bơm trục đứng đặc biệt khắt khe vì nhiều ổ đỡ dẫn hướng có thể phải đỡ một trục dài. Những sai lệch nhỏ trong việc căn chỉnh có thể tích lũy lại, trong khi rung động và tải trọng không đều có thể làm tăng tốc độ mài mòn ổ đỡ.
Chất lượng nước cũng làm thay đổi vấn đề một cách đáng kể. Một bạc đạn dẫn hướng hoạt động tốt trong nước sạch chưa chắc đã phù hợp với cùng một loại bơm hoạt động trong nước sông nhiều cặn.
Ứng dụng cung cấp manh mối đầu tiên, nhưng quyết định cuối cùng luôn phải dựa trên dữ liệu vận hành.
| Ứng dụng | Thử thách điển hình | Yêu cầu ổ trục chính | Hướng chung |
|---|---|---|---|
| Ống đuôi | Nước biển, tải trọng trục và sự căn chỉnh | Khả năng chống mài mòn, bảo vệ trục và chống ăn mòn | Polyme/chất đàn hồi dùng trong môi trường biển |
| Bánh lái | Dao động chậm và tải trọng cao | Khả năng chống ma sát và va đập ở tốc độ thấp | Chất đàn hồi/polyme phù hợp |
| Máy bơm thẳng đứng | Trục dài, tải trọng hướng tâm và rung động | Độ ổn định về kích thước và khả năng chống mài mòn | TSTN/PREM theo thiết kế |
| Máy bơm chứa đầy cặn | Cát và chất rắn lơ lửng | Khả năng chịu mài mòn và chịu được hạt bụi | hRBR |
| Tuabin thủy điện | Tải trọng xuyên tâm liên tục | Khe hở ổn định và khả năng chống mài mòn | Vật liệu bôi trơn bằng nước chuyên dụng |
| Máy nạo vét | Trầm tích nặng | Khả năng chống mài mòn và bảo vệ trục | hRBR |
| Môi trường ăn mòn mạnh | Sự mài mòn và tấn công hóa học | Khả năng chống hóa chất và mài mòn | Gốm sứ (nếu phù hợp) |
Bôi trơn bằng nước và bôi trơn bằng dầu giải quyết cùng một vấn đề cơ bản theo những cách khác nhau. Không hệ thống nào tự động tốt hơn hệ thống kia.
Nước là lựa chọn hấp dẫn khi máy móc đã hoạt động trong môi trường nước và khi việc loại bỏ dầu bôi trơn khỏi bề mặt tiếp xúc giữa các ổ trục là điều cần thiết. Tuy nhiên, dầu có độ nhớt cao hơn nhiều và tạo ra các đặc tính tạo màng khác nhau.
| Nhân tố | Bôi trơn bằng nước | Bôi trơn bằng dầu |
|---|---|---|
| Chất bôi trơn | Nước | Dầu bôi trơn |
| Độ nhớt | Thấp | Cao hơn nhiều |
| Làm mát | Nước trực tiếp dẫn nhiệt đi. | Tùy thuộc vào hệ thống dầu. |
| Dầu tại giao diện ổ trục | Không bắt buộc | Yêu cầu |
| Công ty khởi nghiệp | Tính chất vật liệu và bề mặt rất quan trọng. | Phụ thuộc vào nguồn cung dầu và sự hình thành màng dầu. |
| Trầm tích | Vật liệu và thiết kế rãnh rất quan trọng. | Chất bôi trơn thường hoạt động trong môi trường được kiểm soát chặt chẽ hơn. |
| BẢO TRÌ | Có thể loại bỏ các dịch vụ liên quan đến dầu nhớt | Tình trạng dầu và hệ thống cần được quản lý |
| Sử dụng thông thường | Hàng hải, thủy điện và máy bơm | Ứng dụng công nghiệp rộng rãi |
Do đó, việc lựa chọn nên dựa trên thiết kế thiết bị, môi trường vận hành, tải trọng, tốc độ và chiến lược bảo trì chứ không chỉ dựa trên một ưu điểm duy nhất.
Một trong những lợi ích rõ ràng nhất là việc loại bỏ dầu bôi trơn tại bề mặt tiếp xúc giữa ổ trục và bề mặt tiếp xúc. Điều này đặc biệt hữu ích trong các thiết bị hàng hải và thiết bị xử lý nước, nơi việc rò rỉ dầu là điều không mong muốn.
Nước cũng có tác dụng làm mát trực tiếp. Với vật liệu ổ trục phù hợp, cùng một môi chất có thể vừa bôi trơn các bề mặt trượt vừa loại bỏ nhiệt ma sát.
Các vật liệu ổ trục bằng polymer, chất đàn hồi và gốm cũng cung cấp các lựa chọn chống ăn mòn hữu ích trong môi trường nước ngọt và nước biển.
Bôi trơn bằng nước có thể giảm bớt một số công việc bảo trì liên quan đến dầu, mặc dù không thể nói là hoàn toàn không cần bảo trì. Tình trạng trục, khe hở ổ trục, độ thẳng hàng, độ mài mòn và nguồn cung cấp nước vẫn cần được chú ý.
Thách thức chính đến từ chính nước: độ nhớt của nó thấp.
Ở tốc độ vận hành bình thường, ổ trục được thiết kế đúng cách có thể tạo ra một lớp màng dầu thủy động hữu ích. Khi khởi động hoặc ở tốc độ rất thấp, lớp màng này trở nên yếu hơn nhiều. Khi đó, vật liệu ổ trục đóng vai trò quan trọng hơn trong việc kiểm soát ma sát và mài mòn.
Lớp cặn lắng tạo ra một thách thức khác. Cát và bùn có thể lọt vào khe hở ổ trục, làm xáo trộn màng nước và hoạt động như các hạt mài mòn.
Khả năng hấp thụ nước của vật liệu, sự thẳng hàng của trục và khe hở khi vận hành cũng rất quan trọng. Một vật liệu phù hợp có thể hoạt động kém hiệu quả nếu khe hở được lắp đặt không tính đến sự thay đổi kích thước của nó trong nước.
Hiện tượng mài mòn ổ trục sớm hiếm khi do một vấn đề riêng lẻ gây ra.
Cách tốt hơn để điều tra một sự cố là xem xét toàn bộ hệ thống:
Vật liệu ổ trục + trục/ống lót + nước + tải trọng + tốc độ + khe hở + căn chỉnh
| Vấn đề | Nguyên nhân có thể xảy ra | Những điều cần kiểm tra | Hành động có thể xảy ra |
|---|---|---|---|
| Mòn nhanh | Các hạt cặn hoặc hạt mài mòn | Nước và bề mặt bị mài mòn | Xem xét vật liệu và thiết kế rãnh |
| Nhiệt độ cao | Lưu lượng nước thấp hoặc ma sát quá mức | Cung cấp nước, tải và khoảng cách an toàn | Khôi phục dòng chảy và kiểm tra thiết kế. |
| Sự hao mòn khi khởi động nặng nề | Bôi trơn ranh giới mở rộng | Chu kỳ khởi động-dừng và vật liệu | Đánh giá hiệu suất vật liệu ở tốc độ thấp |
| Mòn không đều | Sự lệch lạc | Mô hình tiếp xúc và sự thẳng hàng của trục | Căn chỉnh chính xác |
| Hư hỏng ống lót trục | Vật liệu mài mòn hoặc sự kết hợp vật liệu không phù hợp | Bề mặt tay áo và sự nhiễm bẩn | Kiểm tra sự ghép nối trục/ổ bi |
| Rung động quá mức | Khoảng hở hoặc sự căn chỉnh | Tình trạng trục và ổ trục | Kiểm tra việc lắp đặt |
| Thay đổi chiều | Hấp thụ nước hoặc nhiệt độ | Vật liệu và khoảng trống khi vận hành | Xem lại việc lựa chọn tài liệu |
| Thiệt hại quá tải | Áp suất chịu tải quá mức | Tải trọng và diện tích dự kiến | Tính toán lại thiết kế ổ trục |
Bản thân các vết mài mòn thường cung cấp thông tin hữu ích. Mài mòn cục bộ có thể cho thấy vấn đề về sự thẳng hàng hoặc phân bố tải trọng, trong khi các vết xước do mài mòn lan rộng có thể cho thấy sự ô nhiễm trong nước.
Lớp trầm tích cần được đặc biệt chú ý vì nó làm thay đổi cơ chế bôi trơn.
Các hạt lọt vào khe hở ổ trục có thể làm xáo trộn màng nước và gây ra mài mòn ba chiều giữa ổ trục và ống lót trục. Mức độ nghiêm trọng phụ thuộc vào kích thước và nồng độ hạt cũng như vật liệu ổ trục, độ cứng của trục, khe hở và thiết kế rãnh nước.
Việc sử dụng bạc đạn cứng hơn không phải lúc nào cũng là giải pháp an toàn nhất.
Trong một số điều kiện, vật liệu có độ đàn hồi cao hơn có thể chứa các hạt và giảm thiểu hư hại cho bề mặt trục tiếp xúc. Đây là một trong những lý do Techemer sử dụng hRBR cho các ứng dụng trong môi trường nước có tính mài mòn, chẳng hạn như máy bơm chứa nhiều cặn, thiết bị thủy điện và hệ thống nạo vét.
Sự lựa chọn cuối cùng vẫn phụ thuộc vào loại trầm tích thực tế. Chỉ số "nước bẩn" không đủ thông tin cho việc lựa chọn kỹ thuật; kích thước hạt, nồng độ và điều kiện vận hành mới là những yếu tố hữu ích hơn nhiều.
Bản vẽ ổ bi cho chúng ta biết kích thước của nó. Nó không cho chúng ta biết liệu ổ bi đó có hoạt động được hay không.
Để có một đánh giá kỹ thuật hữu ích, cần xem xét các thông tin sau.
Hãy bắt đầu với các thiết bị: ống phóng tên lửa, bánh lái, tuabin thủy lực, bơm trục đứng, bơm trục ngang, tàu nạo vét hoặc hệ thống xử lý nước khác.
Đường kính trục, đường kính trong, đường kính ngoài và chiều dài ổ trục xác định hình dạng cơ bản và diện tích ổ trục dự kiến.
Tải trọng hướng tâm và, nếu có, tải trọng hướng trục quyết định mức độ hoạt động của ổ trục.
Tốc độ ảnh hưởng mạnh mẽ đến sự hình thành màng nước. Các hệ thống tốc độ thấp và dao động dành nhiều thời gian hơn ở trạng thái bôi trơn hỗn hợp hoặc bôi trơn biên.
Nước ngọt và nước biển chỉ là bước khởi đầu. Nồng độ trầm tích, kích thước hạt, nhiệt độ và ô nhiễm hóa học có thể làm thay đổi yêu cầu về vật liệu.
Máy bơm hoạt động liên tục và máy móc khởi động hàng chục lần mỗi ngày có thể yêu cầu các đặc tính ổ trục khác nhau.
Cần phải nêu rõ thời gian dự kiến cần thiết để khởi động khô.
Vật liệu, độ cứng, độ hoàn thiện bề mặt và khả năng chống ăn mòn đều ảnh hưởng đến độ mài mòn của ổ bi.
Không có giá trị khe hở chung nào cho mọi loại ổ bi bôi trơn bằng nước. Đường kính, vật liệu, độ hấp thụ nước, nhiệt độ, tải trọng, tốc độ và phương pháp lắp đặt đều ảnh hưởng đến giá trị cần thiết.
Các rãnh giúp phân phối nước làm mát và bôi trơn, đồng thời giúp đẩy các chất bẩn ra khỏi ổ bi. Bên cạnh đó, các rãnh cũng làm giảm diện tích tiếp xúc của ổ bi với bề mặt tiếp xúc.
Do đó, số lượng, hình dạng và vị trí của chúng cần được lựa chọn phù hợp với ứng dụng.
Chỉ khi hiểu rõ các điều kiện vận hành này thì việc lựa chọn vật liệu mới trở nên có ý nghĩa.
| Tham số | Tại sao điều đó lại quan trọng |
|---|---|
| Chịu tải | Xác định áp suất chịu tải và khả năng chịu tải cần thiết. |
| Tốc độ trục | Ảnh hưởng đến sự hình thành màng thủy động lực học |
| Điều kiện PV | Giúp đánh giá tải trọng và tốc độ kết hợp. |
| Đang chạy | Ảnh hưởng đến quá trình hình thành màng phim, độ ổn định và nhiệt độ. |
| Dòng chảy của nước | Cung cấp chất bôi trơn và làm mát |
| Nhiệt độ nước | Ảnh hưởng đến tính chất bôi trơn và đặc tính vật liệu. |
| Trầm tích | Động cơ gây mài mòn |
| Kích thước hạt | Ảnh hưởng đến cách các hạt di chuyển qua khe hở. |
| Độ cứng trục | Ảnh hưởng đến sự mài mòn của trục/ổ bi. |
| Hoàn thiện bề mặt | Ảnh hưởng đến ma sát và mài mòn |
| Hấp thụ nước | Có thể ảnh hưởng đến kích thước ổ trục |
| Căn chỉnh | Xác định sự phân bổ tải |
| Tần số khởi động-dừng | Xác định mức độ tiếp xúc với chất bôi trơn ranh giới |
Các yếu tố này tương tác với nhau. Ví dụ, việc tăng khe hở không chỉ thay đổi độ khít mà còn ảnh hưởng đến khả năng nâng đỡ trục và hoạt động của màng nước. Do đó, thiết kế ổ trục nên được xem như một hệ thống chứ không phải là một danh sách các giá trị độc lập.
Các trạm bơm lớn là một ví dụ điển hình cho thấy tại sao thiết kế ổ trục bôi trơn bằng nước không chỉ đơn thuần là việc lựa chọn vật liệu.
Tại Trung tâm Thủy lợi Sông Mới Tần Hoài, Techemer đã cung cấp một bộ vòng bi dẫn hướng nước hoàn chỉnh cho máy bơm thẳng đứng hở.
| Thông số dự án | Dữ liệu |
|---|---|
| Loại bơm | Bơm thẳng đứng mở |
| Đường kính cánh quạt | 2,8 m |
| Dòng chảy đơn vị | 25 m³/s |
| Vòng bi | Vòng bi dẫn nước |
| Quy trình sản xuất | Keo dán nhiệt Techemer Dx |
| Khả năng chịu tải động | 55 MPa |
Dự án này đã sử dụng quy trình liên kết nhiệt Dx của Techemer để tích hợp lớp lót ổ trục với lớp nền kim loại của nó.
Đối với một máy bơm có quy mô như thế này, chỉ riêng hiệu suất vật liệu là chưa đủ. Chất lượng liên kết, hình dạng ổ trục, độ thẳng hàng của trục, quá trình lắp đặt và lưu lượng nước đều góp phần vào kết quả cuối cùng.
Đây cũng là lý do tại sao dữ liệu vật liệu thí nghiệm không nên được sử dụng để thay thế cho thiết kế ổ trục hoàn chỉnh.
Techemer phát triển các loại vòng bi bôi trơn bằng nước cho các ứng dụng hàng hải, thủy điện, máy bơm và các ứng dụng trong môi trường nước khắc nghiệt. Các hệ vật liệu khác nhau được sử dụng vì điều kiện hoạt động rất khác nhau.
TSTNĐược sử dụng ở những nơi cần cân bằng giữa ma sát thấp, khả năng chống mài mòn, khả năng chịu tải và hiệu suất khởi động/dừng.
PREMSản phẩm này phù hợp với một số ứng dụng bơm và trục tàu thủy đòi hỏi khả năng chịu tải ổn định.
hRBRSản phẩm này nhắm đến xử lý nước chứa nhiều cặn và có tính ăn mòn, bao gồm các ứng dụng trong máy bơm, thủy điện và nạo vét.
Hệ thống ổ trục bằng gốmChúng có sẵn cho một số ứng dụng đòi hỏi điều kiện vận hành khắc nghiệt, nơi mà khả năng chống mài mòn, ăn mòn hoặc kháng hóa chất trở thành yêu cầu hàng đầu.
Việc lựa chọn giữa chúng nên dựa trên dữ liệu vận hành chứ không phải sở thích sản phẩm.
Đối với ổ bi thay thế, bản vẽ hiện có là điểm khởi đầu tốt nhất. Đối với thiết kế mới, dữ liệu vận hành cũng quan trọng không kém.
| Thông tin | Những thứ cần chuẩn bị |
|---|---|
| Ứng dụng | Ống trục chân vịt, bơm, tuabin thủy lực, v.v. |
| Kích thước ổ trục | Đường kính trong × Đường kính ngoài × chiều dài |
| Đường kính trục | mm hoặc inch |
| Tốc độ | vòng/phút |
| Trọng tải | Lực hoặc áp suất chịu tải được tính toán |
| Hướng trục | Nằm ngang, thẳng đứng hoặc nghiêng |
| Nước | Nước ngọt, nước biển hoặc nước dùng trong công nghiệp |
| Trầm tích | Nồng độ và kích thước hạt (nếu biết) |
| Nhiệt độ | Phạm vi hoạt động bình thường |
| Trục/ống lót | Vật liệu và điều kiện bề mặt |
| Hoạt động | Khởi động-dừng liên tục, gián đoạn hoặc thường xuyên. |
| Khởi động khô | Thời gian yêu cầu, nếu có. |
| Vòng bi hiện có | Bản vẽ, vật liệu hoặc mô hình |
Thông tin càng đầy đủ thì việc đánh giá vật liệu, khe hở, cấu trúc ổ trục và khả năng tương thích của trục càng dễ dàng hơn.
Sự quay của trục hút nước vào khe hở hoạt động và có thể tạo ra một lớp màng thủy động ngăn cách trục với bề mặt ổ trục. Trong quá trình khởi động và vận hành ở tốc độ thấp, ổ trục có thể tạm thời hoạt động trong điều kiện bôi trơn hỗn hợp hoặc bôi trơn biên.
Một số vật liệu có thể chịu được việc khởi động khô trong thời gian ngắn hoặc gián đoạn nguồn nước tạm thời. Điều đó không có nghĩa là chúng phù hợp cho việc vận hành khô liên tục. Khả năng khởi động khô luôn cần được xác nhận đối với từng loại vật liệu và điều kiện vận hành cụ thể.
Đúng vậy. Ống trục chân vịt, trục cánh quạt và ổ trục bánh lái được bôi trơn bằng nước được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống hàng hải. Vật liệu ổ trục, ống lót trục và các bộ phận xung quanh phải tương thích với nước biển.
Cát và các hạt lơ lửng khác có thể làm xáo trộn màng nước và gây mài mòn. Việc lựa chọn vật liệu, độ cứng trục, khe hở và thiết kế rãnh trở nên đặc biệt quan trọng trong môi trường nước có nhiều cặn.
Các nguyên nhân thường gặp bao gồm thiếu nước, cặn bẩn, lệch trục, khe hở không chính xác, tình trạng trục kém, tải trọng quá mức và vật liệu không phù hợp. Cần kiểm tra kiểu mài mòn trước khi thay thế ổ bi bằng loại có thiết kế tương tự.
Không có khe hở tiêu chuẩn chung. Nó phụ thuộc vào đường kính ổ bi, vật liệu, nhiệt độ, độ hấp thụ nước, tốc độ trục, tải trọng và phương pháp lắp đặt. Khe hở cần được chỉ định cho ổ bi và ứng dụng thực tế.
Thuật ngữ "bôi trơn bằng nước" mô tả phương pháp bôi trơn. "Tự bôi trơn" mô tả đặc tính ma sát của vật liệu ổ trục. Một số vật liệu ổ trục bôi trơn bằng nước cũng có đặc tính tự bôi trơn, nhưng hai thuật ngữ này không thể thay thế cho nhau.
Điều đó phụ thuộc vào ứng dụng. Bôi trơn bằng nước rất phù hợp với nhiều hệ thống hàng hải, thủy điện và bơm, đồng thời loại bỏ dầu bôi trơn tại bề mặt tiếp xúc của ổ trục. Bôi trơn bằng dầu có đặc tính tạo màng khác nhau và vẫn thích hợp cho nhiều loại máy móc khác.
Một ổ trục phù hợp với trục không nhất thiết là một ổ trục phù hợp với ứng dụng.
Tải trọng, tốc độ, chất lượng nước, cặn lắng, vật liệu trục, khe hở khi vận hành và điều kiện khởi động đều ảnh hưởng đến hiệu suất của ổ trục bôi trơn bằng nước.
Nếu bạn đang chọn vòng bi cho mộtống phóng đuôi tàu, bánh lái,tuabin thủy điện,máy bơm thẳng đứng,bơm nằm nganghoặc hệ thống nước chứa nhiều trầm tíchHãy gửi cho Techemer bản vẽ hiện trạng và điều kiện vận hành của bạn.
Các kỹ sư của chúng tôi có thể xem xét đơn đăng ký và giúp xác định giải pháp phù hợp.vật liệu, cấu trúc ổ trục, khe hở và ghép trục.