Là bộ phận cốt lõi của ổ trượt, ổ trượt được đỡ bằng màng bôi trơn giúp giảm ma sát, mài mòn trong quá trình vận hành. Tất cả các ổ trục đều yêu cầu bôi trơn, nhưng phương pháp bôi trơn phải được lựa chọn kết hợp với các thông số điều kiện làm việc (ví dụ: tốc độ, tải trọng và nhiệt độ) và đặc tính của thiết bị (ví dụ: kết cấu, chi phí và yêu cầu bảo trì). Phân tích cụ thể như sau:
1.Lý do tại sao vòng bi trục phải được bôi trơn.
Giảm ma sát, mài mòn: Màng bôi trơn ngăn cách các bề mặt kim loại tiếp xúc trực tiếp giúp chống mài mòn, trầy xước do keo dính.
Tản nhiệt và làm mát: Trong quá trình-vận hành tốc độ cao, nhiệt ma sát có thể khiến nhiệt độ vòng bi vượt quá 200 độ C. Chất bôi trơn lấy nhiệt đi bằng cách tuần hoàn, ngăn vật liệu mềm ra hoặc hỏng hóc.
Làm sạch sát trùng: Dầu bôi trơn có thể cách ly môi trường ăn mòn trong không khí, đồng thời làm sạch các hạt mài mòn, do đó kéo dài tuổi thọ của vòng bi.
2. Phân loại và các kịch bản áp dụng phương pháp bôi trơn
bôi trơn thủy động lực
Nguyên tắc: Khi cổ trục quay, dầu bôi trơn tạo thành màng áp suất do khe hở nêm, cách ly hoàn toàn bề mặt tiếp xúc.
Các tình huống áp dụng
Tốc độ cao và tải nhẹ: ví dụ trục quay của tua bin hơi nước và máy phát điện (tốc độ > 3000r/min, tải < 10MPa).
Thiết bị vận hành liên tục: Cần có giá đỡ màng dầu ổn định để tránh ma sát khô trong giai đoạn khởi động và tắt máy.
Phương pháp bôi trơn được đề xuất
Bôi trơn vòng dầu: Bằng cách dẫn động vòng dầu trên vòng quay cổ trục, chất bôi trơn được đẩy lên bề mặt ổ trục. Thích hợp cho tốc độ thấp đến trung bình (< 1000r/min) and medium load scenarios (e.g. machine tool spindles).
Pressure oil supply lubrication: Forced oil supply through the pump to form a stable oil film suitable for high-speed (> 1000r/min) and heavy loading (>10MPa) (ví dụ máy nén lớn và ống trục đuôi).
Oil injection lubrication: highpressure oil is injected directly into bearing clearance to improve heat dissipation. Suitable for ultra-high-speed (>20.000 vòng/phút) hoặc nhiệt độ cao (ví dụ trục động cơ hàng không).
3. Bôi trơn thủy tĩnh
Nguyên tắc: Dầu được cung cấp tới khe hở vòng bi thông qua bơm cao áp bên ngoài, tạo thành màng dầu tĩnh không phụ thuộc vào tốc độ.
Các tình huống áp dụng
Tốc độ thấp và tải nặng: ví dụ máy cán, máy khai thác mỏ (tốc độ quay < 10r/min, tải > 100MPa).
Đối với thiết bị khởi động và dừng thường xuyên: Tránh ma sát khô trước khi màng dầu áp suất động hình thành.
Phương pháp bôi trơn được đề xuất
Hệ thống cung cấp dầu áp suất không đổi: được trang bị bộ tích lũy để bù đắp cho sự dao động áp suất và đảm bảo độ dày màng dầu ổn định (chẳng hạn như ổ trục bơm chính của nhà máy điện hạt nhân).
Hệ thống chuyển mạch bơm đôi: bơm chính và bơm dự phòng tự động chuyển đổi để đảm bảo cung cấp dầu liên tục (ví dụ ổ trục quay cho cần cẩu lớn).
4 . Bôi trơn ranh giới
Nguyên tắc: Các chất phụ gia bôi trơn (như chất cực áp, chất chống mài mòn) tạo thành màng hấp phụ hóa học trên bề mặt kim loại để ngăn tiếp xúc trực tiếp.
Các tình huống áp dụng
Tải trọng nặng hoặc tải trọng tác động tốc độ thấp: ví dụ: bản lề máy móc xây dựng, chốt máy móc kỹ thuật (vận tốc bề mặt <1,5m/s, tải trọng > 50MPa).
Môi trường xấu: nhiệt độ cao, môi trường ăn mòn hoặc ô nhiễm bụi (ví dụ vòng bi trục khuỷu động cơ đốt trong).
Phương pháp bôi trơn được đề xuất
Mỡ chịu cực áp: Mỡ có chứa molybdenum disulfide (MoS2) hoặc than chì để tăng cường khả năng chống mài mòn (ví dụ ổ trục của thiết bị khai thác mỏ).
Lớp phủ bôi trơn rắn: Polytetrafluoroethylene (PTFE) hoặc molybdenum disulfide được phun lên bề mặt ổ trục để giảm hệ số ma sát (ví dụ trong cơ chế triển khai tàu vũ trụ).
5. Bôi trơn hỗn hợp
Nguyên tắc: Màng dầu áp suất động và màng bôi trơn biên cùng tồn tại, thích hợp cho các thiết bị có điều kiện làm việc thay đổi.
Các tình huống áp dụng
Thiết bị có tải thay đổi: vòng bi xoay như tua-bin gió (tải thay đổi theo hướng gió).
Thiết bị vận hành không liên tục: như cần cẩu cảng vòng bi bánh xe đi bộ (thường khởi động và dừng).
Phương pháp bôi trơn được đề xuất
Hệ thống bôi trơn thông minh: Theo dõi độ dày hoặc nhiệt độ màng dầu thông qua các cảm biến (chẳng hạn như-vòng bi động cơ kéo đường ray tốc độ cao) để tự động điều chỉnh nguồn cung cấp dầu.
Chất bôi trơn hỗn hợp: Là loại dầu bôi trơn có chứa các hạt nano có áp suất động và đặc tính bôi trơn biên (ví dụ trục chính của trục chính máy công cụ CNC).