Vòng bi trục máy nghiền bi: Kim loại trắng (Babbitt) so với bộ phận lăn, hướng dẫn bôi trơn thủy động lực và chế độ hỏng hóc

Máy nghiền bi hoặc máy nghiền SAG trong nhà máy chế biến xi măng hoặc khoáng sản có thể nặng 1.000–5.000 tấn khi được nạp đầy vật liệu nghiền và quặng. Toàn bộ khối lượng quay này được đỡ ở hai điểm - ổ trục ở đầu nạp và đầu xả của máy nghiền. Trong máy nghiền SAG lớn, mỗi ổ trục trục có thể chịu tải trọng hướng tâm tĩnh 3.000–8.000 kN trên trục có đường kính 800–1.800 mm. Ổ trục hỗ trợ tải trọng này không phải là ổ trục lăn tiêu chuẩn trong danh mục - nó là ổ trục kim loại trắng thủy động lực học (Babbitt) được chế tạo chính xác, hoạt động trên một màng mỏng dầu điều áp thường chỉ dày 50–150 micron. Khi màng dầu này còn nguyên vẹn, ổ trục sẽ chạy vô thời hạn mà hầu như không bị mài mòn. Khi màng bị hỏng — khi khởi động, khi nguồn dầu bị hỏng hoặc quá tải — sự tiếp xúc giữa kim loại với kim loại xảy ra trong vòng một phần nghìn giây và lớp lót Babbitt mềm sẽ tự hy sinh để bảo vệ cổ trục. Một hư hỏng ổ trục trục trên một nhà máy SAG lớn có thể gây thiệt hại từ 2–5 triệu USD cho việc mất sản xuất, sửa chữa trục và thay kim loại ổ trục.

Hướng dẫn này cung cấp khuôn khổ kỹ thuật hoàn chỉnh để lựa chọn, xác định và bảo trì vòng bi trục của máy nghiền bi và máy nghiền - bao gồm lựa chọn cơ bản giữa kim loại trắng (Babbitt) và vòng bi con lăn, lý thuyết bôi trơn thủy động lực và số Sommerfeld, thiết kế hệ thống bôi trơn cưỡng bức, thông số kỹ thuật khe hở vòng bi và các dạng hư hỏng do thông số kỹ thuật không chính xác hoặc thiếu sót của hệ thống bôi trơn.

Phần 1: Các loại vòng bi trục - Kim loại trắng và bộ phận lăn

1.1 Sự lựa chọn cơ bản

Hai công nghệ ổ trục được sử dụng để hỗ trợ trục máy nghiền:

Vòng bi thủy động kim loại trắng (Babbitt) — công nghệ chủ đạo dành cho các nhà máy lớn (đường kính vỏ > 3,0m). Cổ trục quay bên trong vỏ ổ trục được khoan lỗ chính xác được lót bằng kim loại Babbitt. Một màng dầu có áp suất ngăn cách tạp chí với bề mặt Babbitt trong điều kiện hoạt động bình thường.

Vòng bi lăn (vòng bi tang trống) — được sử dụng cho các nhà máy nhỏ hơn (đường kính vỏ < 3,0m) và cho các nhà máy trong đó ưu tiên bảo trì vòng bi con lăn đơn giản hơn khả năng chịu tải tối đa của vòng bi thủy động lực.

1.2 Công nghệ vòng bi kim loại trắng (Babbitt)

Vòng bi kim loại màu trắng sử dụng một lớp hợp kim Babbitt liên kết với lớp vỏ đỡ bằng thép hoặc gang. Lớp Babbitt - thường dày 3–12 mm - tạo thành bề mặt chịu lực thực tế tiếp xúc với màng dầu.

Thành phần hợp kim Babbitt:

Đối với vòng bi trục máy nghiền bi và máy nghiền SAG, Babbitt đế thiếc (Cấp 2) là thông số kỹ thuật tiêu chuẩn - nó cung cấp sự kết hợp tốt nhất giữa độ bền mỏi, khả năng chống ăn mòn và khả năng nhúng (khả năng hấp thụ các hạt tạp chất nhỏ mà không ghi điểm vào trục).

Các đặc tính chính của Babbitt làm vật liệu ổ trục:

• Độ mòn hy sinh: Babbitt mềm hơn cổ trục (thường là 20–30 HB so với 200–300 HB đối với cổ trục cứng). Khi tiếp xúc giữa kim loại với kim loại, Babbitt được ưu tiên mài mòn hơn, bảo vệ cổ trục đắt tiền hơn nhiều khỏi bị hư hại.

• Khả năng nhúng: Ma trận Babbitt mềm có thể nhúng các hạt cứng nhỏ (cặn nghiền, bụi, mảnh vụn mài mòn) xâm nhập vào ổ trục, ngăn chúng tạo thành vết trên bề mặt tạp chí.

• Tính phù hợp: Babbitt có thể biến dạng nhẹ dưới tải để phù hợp với độ lệch nhỏ giữa lỗ ổ trục và cổ trục, phân phối tải đều hơn so với vật liệu ổ trục cứng.

• Giới hạn độ mỏi: Hạn chế chính của Babbitt là độ bền mỏi của nó - dưới tải trọng theo chu kỳ, lớp Babbitt có thể bị nứt và bong ra khỏi lớp nền. Áp suất chịu lực cho phép đối với Babbitt nền thiếc thường là 3,5–7,0 MPa khi hoạt động liên tục.

1.3 Vòng bi lăn cho trục máy nghiền

Đối với các máy nghiền nhỏ hơn, ổ tang trống là ổ lăn tiêu chuẩn để hỗ trợ trục. Vòng bi tang trống được lựa chọn vì:

• Khả năng tự căn chỉnh của chúng (độ lệch lên tới ±2,5°) phù hợp với độ lệch trục và độ lún nền xảy ra khi lắp đặt máy nghiền

• Khả năng chịu tải xuyên tâm cao so với đường kính lỗ khoan

• Khả năng chịu tải trọng hướng tâm và hướng trục kết hợp của chúng

Hạn chế của vòng bi lăn dành cho các trục máy nghiền lớn là kích thước lỗ có sẵn - vòng bi tang trống tiêu chuẩn hiện có đường kính lỗ lên tới xấp xỉ 1.250mm, điều này hạn chế ứng dụng của chúng đối với các máy nghiền có đường kính cổ trục trục dưới khoảng 1.100mm. Đối với các nhà máy lớn hơn, vòng bi kim loại màu trắng thủy động là lựa chọn thiết thực duy nhất.

1.4 Tiêu chí lựa chọn: Kim loại trắng và Con lăn

Phần 2: Lý thuyết bôi trơn thủy động lực - Nền tảng của thiết kế ổ trục Trunnion

2.1 Phương trình Reynolds và sự hình thành màng dầu

Màng dầu thủy động lực trong ổ trục được tạo ra nhờ tác động nêm của cổ trục quay. Khi cổ trục quay, nó kéo dầu vào khe hội tụ giữa bề mặt cổ trục và lỗ ổ trục. Áp suất tích tụ trong nêm dầu hội tụ này hỗ trợ tải trọng tạp chí - đây là bôi trơn thủy động lực.

Phương trình chi phối sự phân bố áp suất trong màng dầu là phương trình Reynolds:

Ở đâu:

• P = áp suất màng dầu (Pa)

• h = độ dày màng dầu cục bộ (m)

• μ = độ nhớt động học của dầu (Pa·s)

• u = vận tốc bề mặt tạp chí (m/s)

• x = tọa độ chu vi

• z = tọa độ trục

Cái nhìn sâu sắc quan trọng từ phương trình Reynolds là áp suất màng dầu - và do đó khả năng chịu tải - tỷ lệ thuận với:

• Độ nhớt của dầu  μ (độ nhớt cao hơn → áp suất màng cao hơn → khả năng chịu tải cao hơn)

• Tốc độ bề mặt tạp chí u (tốc độ cao hơn → nhiều dầu được kéo vào nêm → áp suất màng cao hơn)

• Nghịch đảo của độ dày màng h⊃3; (màng mỏng hơn → gradient áp suất cao hơn → khả năng chịu tải cao hơn, nhưng cũng có nguy cơ vỡ màng cao hơn)

2.2 Số Sommerfeld - Tham số thiết kế chính

Số Sommerfeld (S) là tham số không thứ nguyên đặc trưng cho điều kiện hoạt động của ổ đỡ thủy động lực. Nó kết hợp hình dạng ổ trục, tải trọng, tốc độ và độ nhớt của dầu thành một con số duy nhất dự đoán chế độ bôi trơn của ổ trục:

Ở đâu:

• μ = độ nhớt động học của dầu bôi trơn ở nhiệt độ vận hành (Pa·s)

• N = tốc độ quay tạp chí (vòng/s)

• P = tải trọng ổ trục =

(Pa), trong đó W là tải trọng ổ trục (N), L là chiều dài ổ trục (m) và D là đường kính trục (m)

• R = bán kính tạp chí (m) =D/2

• C = khe hở xuyên tâm giữa cổ trục và lỗ ổ trục (m)

Giải thích số Sommerfeld:

Đối với ổ trục máy nghiền bi và máy nghiền SAG, mục tiêu thiết kế là S ≥ 0,30 trong mọi điều kiện vận hành bình thường. Số Sommerfeld quan trọng nhất khi khởi động (N thấp) và trong điều kiện tải cao điểm.

2.3 Tính toán độ dày màng tối thiểu

Độ dày màng dầu tối thiểu trong ổ trục thủy động là:

Trong đó ε là tỷ lệ độ lệch tâm (tỷ lệ giữa độ lệch trung tâm tạp chí và độ hở xuyên tâm). Đối với ổ trục máy nghiền được thiết kế tốt hoạt động ở chế độ thủy động lực hoàn toàn:

Đối với ổ lăn có khe hở hướng tâm C = 0,5mm:

Độ dày màng tối thiểu phải vượt quá độ nhám bề mặt tổng hợp của cổ trục và lỗ ổ trục với hệ số an toàn ít nhất là 3–5:

Trong đó  Λ là tỷ lệ độ dày màng (mục tiêu  Λ ≥3 ) và Ra là độ nhám bề mặt (thường 

= 0,4–0,8 mm,

= 0,8–1,6 μm đối với Babbitt).

Vì

= 0,4 mm và

= 1,0 m:

Mức tối thiểu này có thể dễ dàng được đáp ứng bằng độ dày màng 150 μm được tính toán ở trên - xác nhận ổ trục đang hoạt động an toàn trong chế độ thủy động lực hoàn toàn.

2.4 Thông số kỹ thuật khe hở vòng bi

Khoảng hở xuyên tâm

C giữa cổ trục và lỗ ổ trục là một trong những thông số kích thước quan trọng nhất trong thiết kế ổ trục trục:

• Quá nhỏ: Khe hở không đủ hạn chế dòng dầu chảy qua ổ trục, giảm khả năng làm mát và tăng nguy cơ co giật nhiệt khi chịu tải

• Quá lớn: Khe hở quá lớn làm giảm áp suất màng dầu (hoạt động nêm kém hiệu quả hơn trong khe hở rộng), tăng độ lệch tâm của trục và gây ra rung động

Khe hở hướng kính khuyến nghị cho ổ trục máy nghiền:

Đối với đường kính tạp chí 1.200mm:

Khe hở phải được đo ở nhiệt độ vận hành - độ giãn nở nhiệt của cổ trục (thép, hệ số ≈ 12 × 10⁻⁶/°C) làm giảm khe hở hiệu quả khi máy nghiền nóng lên. Đối với tạp chí 1.200mm chạy ở nhiệt độ cao hơn môi trường xung quanh 60°C:

Sự giãn nở nhiệt này tiêu tốn một phần đáng kể khe hở lạnh - khe hở lạnh phải được đặt đủ lớn để đảm bảo khe hở nóng vẫn nằm trong phạm vi khuyến nghị.

Phần 3: Thiết kế hệ thống bôi trơn cưỡng bức

3.1 Tại sao bôi trơn cưỡng bức là cần thiết

Vòng bi trục kim loại màu trắng yêu cầu hệ thống bôi trơn tuần hoàn dầu cưỡng bức - không phải là bể dầu đơn giản hoặc bôi trơn bằng mỡ. Những lý do là cơ bản:

1. Loại bỏ nhiệt: Lực cắt nhớt của màng dầu tạo ra nhiệt. Đối với ổ trục máy nghiền SAG lớn, tốc độ sinh nhiệt có thể là 20–80 kW mỗi ổ trục. Nhiệt lượng này phải được loại bỏ bằng dầu tuần hoàn - dầu đóng vai trò vừa là chất bôi trơn vừa là chất làm mát.

2. Cung cấp dầu liên tục: Màng thủy động phải được duy trì liên tục. Bất kỳ sự gián đoạn nào trong việc cung cấp dầu - thậm chí trong vài giây khi chịu tải - sẽ khiến màng bị xẹp xuống và bắt đầu tiếp xúc giữa kim loại với kim loại.

3. Lọc dầu: Các chất gây ô nhiễm trong dầu (các hạt mài mòn, bụi nhà máy, nước) phải được loại bỏ liên tục để tránh làm hỏng bề mặt Babbitt và tạp chí.

3.2 Các thành phần của hệ thống bôi trơn cưỡng bức

Một hệ thống bôi trơn ổ trục trục hoàn chỉnh bao gồm:

Bể chứa dầu (bể chứa):

• Dung tích: Thông thường là 500–3.000 lít cho hệ thống trục máy nghiền lớn

• Chất liệu: Thép hàn có lớp phủ bên trong hoặc lớp lót bằng thép không gỉ

• Tính năng: Kính quan sát mức dầu, cảm biến nhiệt độ, báo động mức dầu thấp, van xả, cửa cống để vệ sinh

Bơm dầu chính:

• Loại: Bơm bánh răng (chuyển vị tích cực) - cung cấp dòng chảy không đổi bất kể áp suất hệ thống

• Nhiệm vụ: Vận hành liên tục bất cứ khi nào nhà máy đang chạy

• Dự phòng: Máy bơm dự phòng hoạt động 100% với khả năng tự động chuyển đổi khi máy bơm chính bị hỏng — bắt buộc đối với các nhà máy lớn

Bơm cao áp (kích):

• Loại: Bơm piston - cung cấp áp suất rất cao (10–25 MPa) ở tốc độ dòng chảy thấp

• Chức năng: Nâng tạp chí ra khỏi bề mặt Babbitt trong quá trình khởi động bằng cách bơm dầu áp suất cao trực tiếp vào dưới tạp chí thông qua một túi trong lỗ ổ trục. Điều này ngăn chặn sự tiếp xúc giữa kim loại với kim loại trong giai đoạn khởi động quan trọng trước khi màng thủy động được thiết lập.

• Vận hành: Được kích hoạt tự động 2–5 phút trước khi khởi động máy nghiền; ngừng hoạt động khi máy nghiền đạt tốc độ vận hành và màng thủy động được xác nhận bằng cách ổn định nhiệt độ vòng bi

Bộ làm mát dầu:

• Kiểu: Bộ trao đổi nhiệt dạng vỏ và ống hoặc dạng tấm, làm mát bằng nước

• Nhiệm vụ: Duy trì nhiệt độ cấp dầu ở 40–50°C (đầu vào tới ổ trục)

• Điều khiển: Van bypass được điều khiển bằng nhiệt độ duy trì nhiệt độ cung cấp dầu không đổi bất kể nhiệt độ môi trường xung quanh hoặc tải trọng của máy nghiền

Lọc dầu:

• Bộ lọc sơ cấp: lọc tuyệt đối 25–50 micron - loại bỏ các hạt có thể ghi điểm trên bề mặt Babbitt

• Bộ lọc thứ cấp (mịn): 10 micron tuyệt đối - dành cho vòng bi có độ chính xác cao

• Bộ tách từ: Loại bỏ các hạt mài mòn sắt khỏi dầu

• Độ sạch mục tiêu: ISO 4406 Loại 16/14/11 hoặc cao hơn đối với vòng bi trục máy nghiền

Thiết bị đo và khóa liên động:

Khóa liên động tới hạn: Nếu áp suất cung cấp dầu giảm xuống dưới điểm đặt ngắt, máy nghiền phải dừng ngay lập tức - ổ trục không thể tồn tại quá 10–30 giây hoạt động nếu không được cung cấp dầu ở mức đầy tải.

3.3 Lựa chọn dầu cho ổ trục

Lưu ý quan trọng: KHÔNG sử dụng dầu có chứa chất phụ gia cực áp (EP) hoặc chống mài mòn (AW) trong vòng bi trục kim loại màu trắng. Hợp chất lưu huỳnh và phốt pho trong phụ gia EP/AW phản ứng hóa học với thiếc và chì trong kim loại Babbitt, gây ra hiện tượng ăn mòn trên bề mặt ổ trục — một dạng hư hỏng thường bị chẩn đoán nhầm là hao mòn cơ học.

3.4 Hệ thống dầu kích (áp suất cao)

Hệ thống dầu kích là bộ phận bảo vệ quan trọng nhất đối với ổ trục trong quá trình khởi động. Trong quá trình khởi động từ trạng thái nghỉ:

• Nhật ký nằm trên bề mặt Babbitt (bôi trơn biên - tiếp xúc giữa kim loại với kim loại)

• Máy nghiền phải tăng tốc từ 0 đến tốc độ vận hành (thường là 0,2–0,5 vòng/phút đối với máy nghiền SAG lớn)

• Màng thủy động lực không thể tự hình thành cho đến khi tạp chí đạt tốc độ đủ

Nếu không có dầu kích, giai đoạn khởi động bao gồm sự tiếp xúc giữa kim loại với kim loại giữa tạp chí và Babbitt trong 30–120 giây - gây ra độ mòn Babbitt có thể đo được sau mỗi lần khởi động. Qua hàng trăm lần khởi động, điều này tích tụ dẫn đến hao hụt đáng kể độ dày Babbitt và cuối cùng là hỏng ổ trục.

Hệ thống dầu kích bơm dầu có tốc độ 10–25 MPa ngay dưới cổ trục thông qua một túi chuyên dụng trong lỗ ổ trục. Thao tác này sẽ nâng nhật ký ra khỏi bề mặt Babbitt bằng thủy lực trước khi bắt đầu quay, duy trì màng dầu đầy đủ trong suốt quá trình khởi động.

Đặc điểm hệ thống dầu kích:

Phần 4: Khe hở, căn chỉnh và lắp đặt vòng bi

4.1 Đo lỗ ổ trục và xác minh khe hở

Khe hở xuyên tâm giữa cổ trục và lỗ ổ trục phải được đo và xác minh khi lắp đặt và mỗi lần thay kim loại lại:

Phương pháp đo - kỹ thuật dây dẫn:

1. Đặt dây dẫn mềm (đường kính lớn hơn khoảng hở dự kiến ​​một chút) ở phía trên và phía dưới lỗ ổ trục, song song với trục trục

2. Lắp ráp vỏ ổ trục và siết chặt theo mômen quy định

3. Tháo rời và đo độ dày dây dẫn nén bằng micromet

4. Khoảng hở ở phía trên = độ dày dây chì ở phía trên; khe hở ở phía dưới = độ dày dây chì ở phía dưới

5. Độ hở đường kính = độ hở trên + độ hở đáy

Phương pháp đo - đồng hồ đo:

Đối với các vòng bi đã lắp đặt, độ nâng cổ trục (khoảng cách cổ trục có thể được nâng lên theo phương thẳng đứng trước khi tiếp xúc với đỉnh của lỗ ổ trục) được đo bằng đồng hồ đo. Giá trị này tương đương với khe hở trên cùng, xấp xỉ một nửa khe hở đường kính tổng cộng.

4.2 Yêu cầu về bề mặt của tạp chí trục

Chất lượng bề mặt của cổ trục rất quan trọng đối với hiệu suất ổ trục thủy động lực:

Bề mặt tạp chí quá nhám (Ra > 0,8 μm) sẽ mài mòn bề mặt Babbitt ngay cả khi được bôi trơn thủy động hoàn toàn - các vết mài mòn trên bề mặt tạp chí định kỳ xuyên qua màng dầu và tiếp xúc với Babbitt.

4.3 Căn chỉnh vòng bi

Độ lệch giữa hai ổ trục của máy nghiền là một trong những nguyên nhân chính dẫn đến hỏng ổ trục sớm. Hai đường tâm của ổ trục phải đồng trục trong phạm vi:

Đối với ổ trục 1.200mm trong ổ trục dài 1.500mm:

Sự lệch trục làm cho cổ trục chạy theo một góc trong lỗ ổ trục, tập trung tải trọng vào một đầu của ổ trục và tạo ra sự phân bố áp suất không đồng đều trên bề mặt Babbitt. Kết quả là sự mài mòn tăng dần ở đầu chịu tải và cuối cùng là nứt do mỏi Babbitt.

Phần 5: Phân tích kiểu hư hỏng của ổ trục Trunnion

5.1 Độ mỏi Babbitt (Nứt và tách lớp)

Hình thức: Các vết nứt ở lớp Babbitt, thường chạy song song với trục chịu lực hoặc theo dạng mạng. Trong các trường hợp nâng cao, các phần của Babbitt tách ra khỏi vỏ đệm và lưu thông trong hệ thống dầu (được phát hiện bằng phân tích dầu hoặc kiểm tra bộ lọc).

Nguyên nhân gốc rễ:

• Áp suất cụm ổ trục vượt quá giới hạn cho phép (> 7 MPa): Quá tải ổ trục vượt quá giới hạn mỏi Babbitt gây ra ứng suất tuần hoàn trong lớp Babbitt gây ra các vết nứt. Nguyên nhân phổ biến nhất là do máy nghiền quá tải (lượng vật liệu nghiền nạp vào quá mức) hoặc do sự phân bổ lại tải trọng từ độ lún của móng.

• Khiếm khuyết liên kết Babbitt: Liên kết kém giữa lớp Babbitt và lớp vỏ phía sau tạo ra sự tập trung ứng suất tại bề mặt phân cách bắt đầu sự phân tách dưới tải trọng tuần hoàn. Nguyên nhân là do việc chuẩn bị bề mặt của lớp vỏ phía sau chưa được chuẩn bị đầy đủ trước khi gia công lại kim loại.

• Mệt mỏi do nhiệt: Các chu kỳ khởi động-tắt lặp đi lặp lại tạo ra ứng suất nhiệt trong lớp Babbitt (Babbitt giãn nở và co lại nhiều hơn lớp nền bằng thép do hệ số giãn nở nhiệt cao hơn).

Hành động khắc phục:

• Xác minh trọng lượng nạp của máy nghiền không vượt quá thiết kế - kiểm tra mức phương tiện nghiền và mật độ quặng

• Thực hiện phân tích dầu và kiểm tra bộ lọc để phát hiện các hạt Babbitt trước khi xảy ra sự cố nghiêm trọng

• Lần tắt máy tiếp theo, kiểm tra bề mặt Babbitt bằng cách kiểm tra bằng mắt và thử nghiệm chất thấm thuốc nhuộm (PT)

• Nếu vết nứt bao phủ > 10% diện tích bề mặt ổ trục, hãy lên lịch thay kim loại lại vào thời điểm bảo trì theo kế hoạch tiếp theo

5.2 Chấm điểm nhật ký (Xóa)

Hình thức: Các vết xước dọc hoặc vết ố trên bề mặt tạp chí và hư hỏng tương ứng trên bề mặt Babbitt. Trong trường hợp nghiêm trọng, Babbitt sẽ bị bôi nhọ và phân phối lại dọc theo tạp chí.

Nguyên nhân gốc rễ:

• Màng dầu bị xẹp trong quá trình vận hành: Nguyên nhân do lỗi cấp dầu (lỗi bơm, tắc đường ống, bỏ qua bộ lọc), độ nhớt của dầu quá thấp (dầu quá nóng hoặc cấp sai) hoặc tải trọng ổ trục vượt quá khả năng của màng thủy động.

• Khởi động mà không cần dầu kích: Tiếp xúc kim loại với kim loại trong quá trình khởi động mà không kích hoạt hệ thống dầu kích sẽ gây ra hiện tượng lau bề mặt Babbitt. Mỗi lần khởi động không được bảo vệ sẽ loại bỏ một độ dày có thể đo được của Babbitt.

• Sự xâm nhập của chất gây ô nhiễm: Các hạt cứng (cặn nhà máy, silica) trong dầu lớn hơn độ dày màng dầu xuyên qua màng và ghi điểm trên cả bề mặt tạp chí và Babbitt.

Hành động khắc phục:

• Xác minh hệ thống dầu kích có hoạt động và được kích hoạt trước mỗi lần khởi động nhà máy - điều này là không thể thương lượng

• Kiểm tra nhiệt độ, áp suất và tốc độ dòng chảy của dầu so với thông số kỹ thuật thiết kế

• Nâng cấp lọc dầu lên 10 micron tuyệt đối nếu nghi ngờ ô nhiễm

• Kiểm tra bề mặt tạp chí vào lần tắt máy tiếp theo - các vết chấm nhỏ (Ra < 1,6 μm) có thể được đánh bóng tại chỗ; chấm điểm nghiêm trọng đòi hỏi phải loại bỏ tạp chí và mài lại

5.3 Tấn công ăn mòn vào Babbitt

Hình thức: Bề mặt Babbitt có vết rỗ và vết khắc, thường có màu sẫm hoặc đổi màu. Các vết rỗ phân bố trên bề mặt ổ trục thay vì tập trung tại một vị trí cụ thể (phân biệt với hiện tượng nứt vỡ do mỏi, mang tính cục bộ).

Nguyên nhân gốc rễ:

• Phụ gia EP/AW trong dầu: Hợp chất lưu huỳnh và phốt pho ở áp suất cực cao hoặc phụ gia chống mài mòn phản ứng với thiếc và chì trong Babbitt, gây ăn mòn hóa học bề mặt ổ trục. Đây là nguyên nhân phổ biến nhất gây ra hiện tượng ăn mòn trong các ổ trục máy nghiền — nó xảy ra khi thông số kỹ thuật của dầu bị thay đổi mà không xác minh tính tương thích với Babbitt.

• Ô nhiễm nước: Nước trong dầu (do rò rỉ hoặc ngưng tụ nước làm mát) gây ra quá trình oxy hóa thành phần chì trong Babbitt, tạo thành oxit chì cứng hơn ma trận Babbitt và gây mài mòn.

• Suy thoái dầu có tính axit: Dầu bị biến chất nghiêm trọng (chỉ số axit cao) tấn công bề mặt Babbitt về mặt hóa học.

Hành động khắc phục:

• Thay đổi ngay lập tức sang dầu khoáng R&O nguyên chất (ức chế rỉ sét và oxy hóa) không có chất phụ gia EP hoặc AW

• Rửa sạch toàn bộ hệ thống bôi trơn bằng dầu sạch trước khi nạp lại

• Kiểm tra rò rỉ nước làm mát trong bộ làm mát dầu - thực hiện kiểm tra áp suất trên bộ làm mát

• Thực hiện phân tích dầu thường xuyên (tối thiểu hàng quý) bao gồm chỉ số axit, hàm lượng nước và phân tích kim loại bằng quang phổ

5.4 Vòng bi quá nóng

Hình thức bên ngoài: Nhiệt độ kim loại ổ trục vượt quá 80°C (điểm đặt hành trình). Nhiệt độ cung cấp dầu tăng lên. Trong những trường hợp nghiêm trọng, Babbitt nóng chảy cục bộ (điểm nóng chảy Babbitt: đế thiếc ≈ 240°C; đế chì ≈ 180°C) và kim loại nóng chảy bị đẩy ra khỏi ổ trục.

Nguyên nhân gốc rễ:

• Tốc độ dòng dầu không đủ: Dòng dầu dưới tốc độ thiết kế làm giảm cả khả năng bôi trơn và làm mát. Nguyên nhân là do máy bơm bị mòn, bộ lọc bị tắc hoặc van cách ly đóng một phần.

• Làm bẩn bộ làm mát dầu: Sự tích tụ cặn ở phía nước làm mát của bộ làm mát dầu làm giảm sự truyền nhiệt, khiến nhiệt độ cung cấp dầu tăng lên.

• Khe hở ổ trục quá mức: Ổ trục bị mòn có khe hở quá lớn cho phép cổ trục chạy ở độ lệch tâm cao, làm giảm độ dày màng dầu và tăng sinh nhiệt nhớt.

• Quá tải máy nghiền: Vật liệu nghiền hoặc lượng quặng nạp quá mức làm tăng tải trọng ổ trục vượt quá thiết kế, tăng sinh nhiệt trong màng dầu.

Hành động khắc phục:

• Kiểm tra tốc độ dòng dầu so với thông số kỹ thuật thiết kế - làm sạch hoặc thay thế bộ lọc, xác minh đầu ra của bơm

• Làm sạch bộ làm mát dầu (phía nước) - tẩy cặn nếu cần thiết

• Đo khe hở vòng bi - nếu khe hở vượt quá 1,5 lần giá trị thiết kế, hãy lập kế hoạch thay kim loại lại

• Xác minh trọng lượng của máy nghiền nằm trong giới hạn thiết kế

5.5 Rung và mất ổn định của vòng bi (Xoáy dầu)

Hình thức: Rung không đồng bộ ở khoảng 0,4–0,48× tần số quay. Biên độ rung tăng theo tốc độ và có thể tự duy trì (dầu roi) ở tốc độ cao hơn.

Nguyên nhân gốc rễ:

• Vòng xoáy dầu: Sự mất ổn định thủy động lực học xảy ra khi tâm trục quay quanh tâm ổ trục với tốc độ xấp xỉ một nửa tốc độ quay. Nguyên nhân là do tải trọng của ổ trục không đủ so với khả năng chịu tải của ổ trục - tạp chí 'nổi' ở giữa ổ trục thay vì bị tải trọng đẩy sang một bên.

• Khe hở vòng bi quá mức: Vòng bi bị mòn có khe hở quá lớn sẽ dễ bị mất ổn định do xoáy dầu.

• Áp suất ổ trục thấp: Ổ trục chịu tải nhẹ (áp suất ổ trục < 0,5 MPa) dễ bị xoáy dầu.

Hành động khắc phục:

• Đối với vòng bi trục máy nghiền, xoáy dầu không phổ biến do tải trọng vòng bi rất cao - nếu xảy ra, hãy xác minh rằng vòng bi thực sự được tải (kiểm tra độ lún của móng có thể làm giảm tải trên một vòng bi)

• Hãy xem xét một thiết kế ổ trục được tải trước hoặc một ổ trục có hình dạng lỗ không tròn (lỗ chanh, lỗ ba thùy) mang lại sự ổn định vốn có

• Đo và điều chỉnh khe hở vòng bi nếu quá mức

Câu hỏi thường gặp

Câu hỏi 1: Sự khác biệt giữa vòng bi kim loại trắng (Babbitt) và vòng bi lăn dành cho trục máy nghiền bi là gì?

Vòng bi thủy động lực kim loại trắng (Babbitt) hoạt động trên một màng dầu có áp suất giúp tách hoàn toàn cổ trục khỏi bề mặt ổ trục - dưới sự bôi trơn thủy động hoàn toàn, không có sự tiếp xúc giữa kim loại với kim loại và hầu như không bị mài mòn. Chúng là tiêu chuẩn cho các máy nghiền lớn (đường kính > 3,0m) vì chúng có thể chứa đường kính cổ trục rất lớn (lên đến 2.000mm+) mà không có giới hạn kích thước thực tế. Vòng bi lăn (vòng bi tang trống) sử dụng tiếp điểm lăn và bảo trì đơn giản hơn nhưng bị giới hạn ở đường kính lỗ khoan khoảng 1.100mm và có khả năng chịu tải va đập thấp hơn. Đối với các máy nghiền bi và SAG lớn trong khai thác mỏ và xi măng, vòng bi thủy động kim loại màu trắng là lựa chọn thiết thực duy nhất.

Câu hỏi 2: Vòng bi trục máy nghiền nên được thiết kế theo số Sommerfeld nào?

Mục tiêu thiết kế để vận hành liên tục là S ≥ 0,30 - điều này đảm bảo bôi trơn thủy động hoàn toàn mà không tiếp xúc giữa kim loại với kim loại. Ở S < 0,05, màng dầu bị phá vỡ và quá trình bôi trơn biên (tiếp xúc với kim loại) bắt đầu - điều này rất nguy hiểm và không được xảy ra trong quá trình vận hành bình thường. Số Sommerfeld quan trọng nhất khi khởi động (tốc độ N thấp) và khi tải tối đa. Hệ thống dầu kích được thiết kế đặc biệt để bảo vệ ổ trục trong quá trình khởi động khi số Sommerfeld ở dưới ngưỡng thủy động lực.

Câu hỏi 3: Tại sao phải tránh sử dụng phụ gia EP (áp suất cực cao) trong dầu ổ trục máy nghiền?

Các chất phụ gia EP và AW (chống mài mòn) chứa các hợp chất lưu huỳnh và phốt pho phản ứng hóa học với thiếc và chì trong kim loại Babbitt, gây ra vết rỗ ăn mòn trên bề mặt ổ trục. Sự tấn công ăn mòn này thường bị chẩn đoán nhầm là hao mòn cơ học. Thông số kỹ thuật chính xác của dầu dành cho vòng bi trục kim loại màu trắng là dầu gốc khoáng R&O (ức chế rỉ sét và oxy hóa), ISO VG 100–220 tùy thuộc vào phép tính số Sommerfeld, không có chất phụ gia EP hoặc AW. Luôn kiểm tra khả năng tương thích của dầu với Babbitt trước khi thay đổi nhãn hiệu hoặc loại dầu. 

Q4: Hệ thống dầu kích nên được kích hoạt thường xuyên như thế nào?

Hệ thống dầu kích phải được kích hoạt trước mỗi lần khởi động máy nghiền - không có ngoại lệ. Mỗi lần khởi động không được bảo vệ (không có dầu kích) sẽ gây ra độ mòn Babbitt có thể đo được khi tiếp xúc giữa kim loại với kim loại trong thời gian khởi động. Qua hàng trăm lần khởi động, điều này tích tụ dẫn đến mất đi độ dày Babbitt đáng kể. Hệ thống dầu kích phải được kích hoạt 2–5 phút trước khi có lệnh khởi động máy nghiền và tự động tắt khi máy nghiền đạt 50–70% tốc độ vận hành. Xác minh áp suất dầu kích nằm trong phạm vi thông số kỹ thuật (10–25 MPa) trước mỗi lần khởi động.

Câu hỏi 5: Độ hở xuyên tâm chính xác của ổ trục máy nghiền bi là bao nhiêu?

Độ hở xuyên tâm được đề xuất là 0,001 đến 0,0015 × đường kính tạp chí. Đối với tạp chí 1.200mm, điều này mang lại khoảng hở xuyên tâm 1,2–1,8mm. Khe hở nguội phải được đặt lớn hơn mục tiêu khe hở nóng để tính đến sự giãn nở nhiệt của cổ trục — đối với cổ trục thép 1.200mm chạy ở nhiệt độ cao hơn môi trường xung quanh 60°C, sự giãn nở nhiệt làm giảm khe hở khoảng 0,86mm. Đo khe hở bằng kỹ thuật dây dẫn khi lắp đặt và sau mỗi lần thay kim loại lại. Nếu khe hở đo được vượt quá 1,5× giá trị thiết kế, hãy lên lịch thay kim loại lại.

Câu hỏi 6: Làm cách nào để phát hiện sự mệt mỏi của Babbitt trước thất bại thảm hại?

Các phương pháp cảnh báo sớm hiệu quả nhất là: (1) Phân tích dầu - phân tích quang phổ phát hiện các hạt thiếc và chì trong dầu do mài mòn Babbitt trước khi xảy ra hư hỏng nhìn thấy được; lập lịch phân tích dầu tối thiểu hàng quý; (2) Kiểm tra bộ lọc - kiểm tra phần tử lọc dầu mỗi lần thay bộ lọc để tìm các hạt kim loại; Các hạt Babbitt mềm và có màu bạc; (3) Giám sát độ rung - gia tốc kế trên vỏ ổ trục phát hiện những thay đổi về dấu hiệu rung khi tình trạng bề mặt Babbitt xấu đi; (4) Xu hướng nhiệt độ ổ trục - nhiệt độ kim loại ổ trục tăng dần trong nhiều tuần cho thấy ma sát ngày càng tăng do sự xuống cấp bề mặt Babbitt.

Máy móc Yile: Vòng bi và linh kiện máy nghiền tùy chỉnh

Yile Machinery cung cấp các bộ phận ổ trục trục, vỏ ổ trục và phần cứng máy nghiền liên quan cho máy nghiền bi, máy nghiền SAG, máy nghiền thanh và lò quay trong các ứng dụng xi măng, khai thác mỏ và chế biến khoáng sản.

Khả năng cung cấp vòng bi trục của chúng tôi:

• Vỏ ổ trục lót Babbitt: Babbitt đế thiếc (Cấp 1 và cấp 2) và Babbitt đế chì; đường kính vỏ từ 400mm đến 2.000mm; khoan chính xác đến ±0,01mm sau khi luyện kim lại

• Vỏ đỡ ổ trục: Gang hoặc thép chế tạo; lỗ khoan và OD được gia công chính xác; kích túi dầu được gia công theo đặc điểm kỹ thuật

• Các bạc trục (đầu trục): Thép hợp kim rèn 42CrMo4; nối đất tới Ra ≤ 0,4 μm; cứng đến 200–300 HB

• Vỏ ổ trục: Thép đúc hoặc chế tạo; chán chính xác; kết nối đầu vào/đầu ra dầu; cổng cảm biến nhiệt độ

• Dịch vụ thay kim loại: Loại bỏ hoàn toàn Babbitt, chuẩn bị bề mặt và lót lại các vỏ ổ trục bị mòn hoặc hư hỏng

• Tài liệu kỹ thuật: Tính toán số Sommerfeld; xác minh độ dày màng tối thiểu; đặc điểm kỹ thuật giải phóng mặt bằng ổ trục; xem xét thiết kế hệ thống dầu

Các sản phẩm và tài nguyên kỹ thuật liên quan:

• Giải pháp công nghiệp khai thác mỏ & xi măng - cung cấp linh kiện hoàn chỉnh cho máy nghiền bi, máy nghiền SAG và lò quay

• Hướng dẫn sử dụng con lăn hỗ trợ và lốp lò quay - Phương pháp căn chỉnh và ứng suất tiếp xúc Hertz cho các hệ thống hỗ trợ lò nung

• Cán cuộn: Hướng dẫn cuộn làm việc & cuộn dự phòng - lựa chọn ổ trục cổ cuộn và ứng suất tiếp xúc cho các ứng dụng máy cán

• Hướng dẫn lựa chọn hộp số xoắn ốc và bánh răng côn công nghiệp - lựa chọn hộp số truyền động máy nghiền và phương pháp hệ số dịch vụ

• Hướng dẫn lựa chọn ròng rọc băng tải - thiết kế trục và thông số vòng bi cho ròng rọc băng tải

• Vật rèn tùy chỉnh - Trục, phôi bánh răng & vật rèn vòng - ổ trục trục được rèn và các bộ phận vòng bi

• Trục thép rèn và trục thép đúc cho máy nghiền - tham khảo lựa chọn vật liệu và quy trình rèn

• Giải pháp gia công thép & kim loại - linh kiện máy nghiền cho thiết bị nghiền nhà máy thép

Để nhận được báo giá, hãy cung cấp:

• ✅ Loại máy nghiền (máy nghiền bi/máy nghiền SAG/máy nghiền que) và đường kính máy nghiền × chiều dài

• ✅ Đường kính và chiều dài cổ trục (mm)

• ✅ Tải trọng mỗi trục (kN) hoặc tổng trọng lượng máy nghiền

• ✅ Tốc độ vận hành máy nghiền (rpm)

• ✅ Kích thước vỏ ổ trục hiện có (OD, ID, chiều dài) hoặc bản vẽ

• ✅ Yêu cầu loại Babbitt (gốc thiếc Loại 1 / Loại 2 / đế chì)

• ✅ Độ hở vòng bi cần thiết (hoặc thông số kỹ thuật OEM)

• ✅ Số lượng và ngày giao hàng yêu cầu

• ✅ Vỏ vòng bi bị mòn hoặc hư hỏng có sẵn cho kỹ thuật đảo ngược

E-mail: jasmine@yileindustry.com

Gửi RFQ: www.yilemachinery.com/contactus.html

Tính toán số Sommerfeld và đánh giá thiết kế hệ thống dầu được cung cấp theo mỗi đơn đặt hàng vòng bi trục. Quá trình thay kim loại lại: 2–4 tuần đối với kích thước tiêu chuẩn.

Tài nguyên kỹ thuật liên quan

• Lốp lò quay & Con lăn hỗ trợ: Ứng suất tiếp xúc, Hướng dẫn di chuyển và căn chỉnh lốp

• Lựa chọn con lăn làm biếng băng tải: Dòng CEMA, Xếp hạng tải trọng & Hướng dẫn tuổi thọ vòng bi

• Lựa chọn ròng rọc băng tải: Thiết kế trục, Hướng dẫn căng đai & độ trễ

• Cán cuộn: Hướng dẫn lựa chọn vật liệu cuộn làm việc và cuộn dự phòng

• Hướng dẫn lựa chọn hộp số xoắn ốc và bánh răng côn công nghiệp

• Rèn tùy chỉnh - Phôi bánh răng, rèn vòng & trục

• Giải pháp công nghiệp khai thác mỏ & xi măng