Tại sao vòng bi quá nhiệt?

Có nhiều nguyên nhân dẫn đến vòng bi nóng hơn bình thường hay bị quá nhiệt như:
• Dùng sai loại dầu bôi trơn
• Châm dầu quá nhiều
• Dầu nhiễm tạp chất
• Lựa chọn và Lắp ráp sai vòng bi hay do sai trong thiết kế
• Điều kiện vận hành khắc nghiệt hay vòng bi bị quá tải.v.v….

Tổng quát, có hai loại vòng bi: ổ bi cầu và ổ bi đũa. Mỗi loại này có nhiều kiểu kết cấu khác nhau, nhưng cơ bản thì vòng bi cầu là loại bề mặt bi tiếp xúc điểm còn vòng bi đũa là loại tiếp xúc đường. Vòng bi đũa cung cấp khả năng mang tải tốt hơn nên chịu được tải cao hơn vòng bi cầu, nhưng nó lại sinh ra nhiệt nhiều hơn vòng bi cầu.
• tiếp xúc điểm
• tiếp xúc đường

Các dạng tiếp xúc đường, các dạng hình học của bi đũa, các phương pháp sản xuất và nhiều yếu tố khác đóng vai trò quan trọng trong việc tối thiểu lượng nhiệt sinh ra. Đối với vòng bi đũa côn một dãy, góc lệch tâm (chú ý là chung ta không đề cập tới sự mất đồng tâm giữa trục bơm và trục môtơ mà là sự đồng tâm của các lỗ gối buồng đỡ) chỉ cho phép khoảng 1 phút (1/60 của 1 độ) thì vòng bi có thể bù lượng sai lệch này.Một vài nhà sản xuất vòng bi sử dụng biên dạng logarít mà giúp làm tăng giá trị góc lệch tâm cho phép tới 3 phút (3/60 của 1 độ) của một cung. Điều này là tốt, nhưng không nhiều.

Chúng ta hãy xem ví dụ sau, hình 1 là bơm ly tâm đứng, với khoảng cách 24inch giữa 2 tâm vòng bi của 2 gối đỡ và đường kính trục là 4 inch.

Hình 1. ổ bi đũa dạng trụ tự lựa (tự cân bằng) được lắp ở một đầu của trục,nên ít bị ảnh hưởng (do sự dao động của trục) đến các lỗi do sự mất đồng tâm của 2 lỗ gối đỡ (sự lệch tâm gối).

Hãy có cảm nhận về các con số, giả sử đường kính trong của lỗ gối lắp vòng bi là 8 inch. Để duy trì độ lệch tâm của các gối đỡ trong khoảng 1phút (1/60 của 1 độ), chúng ta cần giải quyết mối quan hệ hình học đơn giản:
tan(1 phút)=c/L
Trong đó:
c: độ đồng tâm
L: khoảng cách giữa 2 tâm ổ bi 2 gối
Suy ra C=12 inch x tan(1/60 độ)= 0,003 inch (1mil=0,01 inch = 0,025mm = 25,4 micron)

Nếu các lỗ gối trong ví dụ này có độ đồng tâm trong khoảng 3 mils (không nhiều!), các vòng bi có thể làm việc trong độ lệch tâm cho phép. Nếu độ lệch tâm cao hơn cho phép sẽ dẫn đến quá nhiệt tại các vòng bi và dẫn tới hư hỏng.

Thông thường các bơm mới đều đạt giá trị lệch tâm yêu cầu, nhưng sau nhiều năm vận hành cần kiểm tra độ đồng tâm của các lỗ gối khi tháo sửa chữa.

Để giảm ảnh hưởng do mất đồng tâm, người ta thiết kế vòng bi đũa côn lắp ở một đầu của trục thay vì lắp loại vòng bi đũa trụ. Như ở hình 1, vòng bi đũa trụ ở gối trên lắp úp mặt với nhau, và gối phía dưới là cặp vòng bi đũa côn (có khả năng tự cân bằng).

Hình : vòng bi đũa trụ