Kiểu bạc thuỷ động học – Hydrodynamic Bearing

GIỚI THIỆU:
Phần này trình bày tổng quát về cấu tạo và cách xử lý các hư hỏng thường gặp của ổ bạc thuỷ động. Dựa trên sự hiểu biết về sự hoạt động và những ảnh hưởng tiềm tàng của các thông số liên quan giúp cho việc xử lý các hư hỏng. Các chi tiết cần chú ý là ngõng trục, đĩa chặn, bề mặt bạc babít, tất cả các điểm tiếp xúc bên trong cụm ổ bạc và dầu bôi trơn. Ngoài ra cần quan tâm các thông số vận hành riêng của máy và dữ liệu hoạt động.
Cách xử lý được sử dụng cho tất cả các loại ổ bạc bôi trơn bởi màng dầu, tuy nhiên sự thảo luận tập trung vào ổ bạc chặn cân bằng. Ổ bạc này chứa các chi tiết động nhiều nhất và được sử dụng rộng rãi. Các chú ý đề cập dưới đây cũng áp dụng chung với các loại bạc bôi trơn bởi màng dầu (như ổ bạc chặn không cân bằng, ổ bạc đỡ chốt xoay tự lựa, …).
Khi đánh giá về các hư hỏng của ổ bạc, việc kiểm tra chủ yếu vào bề mặt babít. Nguồn thông tin thứ 2 giúp chẩn đoán, đã được chứng minh là rất có giá trị, khi mà bề mặt babít bị phá huỷ hoàn toàn trong các sự cố phá huỷ lớn ổ bạc.
Trong phần này của tài liệu sẽ nêu các trường hợp, kiểu hư hỏng đặc biệt hữu ích trong việc chẩn đoán các hư hỏng trước khi dẫn đến xảy ra hư hỏng phá huỷ, lúc đó bạc không còn được đỡ bởi màng dầu. Nhờ cách sử dụng hợp lý thiết bị theo dõi rung động, nhiệt độ, phân tích mẫu dầu, đánh giá hệ thống bôi trơn và tham khảo sự hoạt động của máy. Các hư hỏng của ổ bạc có thể được xác định và đánh giá trước khi có xảy ra hư hỏng phá huỷ lớn.
Tình trạng ổ bạc thường được theo dõi qua thiết bị đo nhiệt độ. Phải đảm bảo các cảm biến nhiệt độ được gắn đúng vị trí với khả năng đáp ứng với sự thay đổi của nhiệt độ. Vị trí lắp và loại cảm biến phải được xác định đúng để giá trị nhiệt độ đo được là giá trị thực tế.

THẢO LUẬN
Để bắt đầu cho một sự đánh giá, cụm ổ bạc nên được tháo hoàn toàn. Không được vệ sinh ổ bạc để tránh làm mất đi các thông tin có giá trị cho việc chẩn đoán.

KHUNG VỎ Ổ BẠC (BASE RING)

Kiểm tra khung vỏ ổ bạc. Trong thời gian vận hành thường lệ, những tấm cân bằng phẳng phía dưới có thể hình thành những vết lõm vào khung vỏ ổ bạc, trên mọi cạnh của các chốt mà định vị nó. Những vết lõm này phải đồng nhất và đáng chú ý. Những vết lõm sâu, rộng là cho thấy của sự cao tải. Sự mất đi lúc lắc đáy của các tấm cân bằng phẳng phía dưới tiếp xúc với khung vỏ ổ bạc, và tình trạng này của nó cho thấy là trường hợp khác của sự chịu cao tải.
Tính sạch sẽ của bạc và dầu cũng được xác định, khi có hiện tượng đóng cặn trong khung vỏ ổ bạc. Bằng chứng của hiện tượng dầu nhiễm nước, đặc biệt trong những máy thẳng đứng, có thể không thấy trừ phi khung vỏ ổ bạc được kiểm tra.

TẤM CÂN BẰNG PHẲNG (LEVELING PLATES)

Đế xoay hình cầu phía sau của mỗi miếng bạc chặn đặt trên ở phần trung tâm tấm cân bằng trên. Phần phẳng này dễ bị ảnh hưởng tạo các vết lõm vào vì sự tiếp xúc điểm
của đế xoay hình cầu. Vết lõm dễ dàng được xác định bởi một diện tích tiếp xúc sáng. Vùng này chỉ ra nơi miếng bạc làm việc trên các tấm cân bằng phẳng phía trên, và chiều sâu lõm của nó cho thấy sự tác động của tải.
Giống với kiểm tra tấm cân bằng phẳng phía trên trên gần vùng tiếp xúc có thể cũng có được bằng chứng của lỗ rỗ do điện tích.
Như ghi chú trước đó trong PHẦN 1, tấm cân bằng phẳng phía trên tương tác với tấm cân phẳng dưới trên các vành “cánh”. Tấm cân bằng phẳng phía trên thường tôi cứng còn tấm cân phẳng dưới thì không .
Khi còn mới, những tấm cân bằng phẳng có sự tiếp xúc đường. Có ma sát nhỏ giữa những cánh, và bạc có thể đáp ứng lại nhanh với những sự thay đổi tải. Phụ thuộc vào tính chất và sự độ lớn của tải di dọc trục, diện tích tiếp xúc của cánh sẽ tăng theo thời gian. Vùng tiếp xúc (của) những cánh, lần nữa tạo những vùng sáng, và thông thường sẽ xuất hiện vùng sáng lớn hơn trên những tấm cân bằng dưới. Nếu Sự quay
của đĩa chặn là không thẳng góc với đường tâm trục, những tấm cân bằng phẳng sẽ liên tục làm cân bằng, gây ra sự mài mòn nhanh.

LƯNG BẠC (SHOE SUPPORT)

Lưng bạc là núm (trụ xoay) hình cầu được tôi cứng ở mặt phía sau của mỗi miếng bạc chặn. Dựa trên độ lớn và tính chất của tải di dọc trục, mặt cầu sẽ phẳng ở đâu nó có sự tiếp xúc với tấm cân bằng trên. vùng tiếp xúc sẽ xuất hiện một đốm sáng trên núm cầu. Nếu bằng chứng của sự tiếp xúc tồn tại (một đốm tiếp xúc lớn), đặt miếng bạc (trụ xoay quay xuống) trên một mặt phẳng. Nếu miếng bạc không đu đưa tự do theo mọi phương hướng thì cần phải được thay thế. Trụ xoay có thể cũng xuất hiện vùng tiếp xúc ngẫu nhiên, cho thấy sự làm việc quá mức, hoặc nó có thể bị biến màu, chỉ ra sự thiếu dầu bôi trơn.

THÂN BẠC (SHOE BODY)

Thân bạc cần phải định kỳ được kiểm tra cho thay thế phần kim loại. Xác định chu kỳ xảy ra khi bạc tiếp xúc với khung vỏ bạc. Thay thế phần kim loại có bề mặt bị thô nhám do bị ăn mòn; có vết sáng hay đốm sáng có thể cho biết sự tiếp xúc không mong muốn. Phụ thuộc vào hình dạng của những vết, lỗ rỗ cục bộ, có thể cho biết sự ăn mòn hay sự xuất hiện dòng điện không mong muốn qua trục.

BỀ MẶT BẠC (SHOE SURFACE)

Khi đánh giá bề mặt bạc, bước đầu tiên là phải xác định chiều quay. Điều này có thể giúp cho việc đánh giá:
• Bề mặt xước do mài mòn.
• Sự biến đổi màu sắc.
• Sự chảy babít.
• Lớp tráng phủ babít (“bồi đắp” thêm trong quá trình làm việc)
• Sự tiếp xúc giữa bạc và khung vỏ.

Bình thường
Tình trạng bạc sẽ thể hiện qua độ nhẵn bề mặt, đó là không có chỗ lõm ba-bit hợp kim hay bồi đắp thêm. Bề mặt màu xám đục của một tấm bạc mới sẽ duy trì không đổi sau nhiều giờ của vận hành hay nó có thể xuất hiện những đốm sáng hay toàn bộ bề mặt nó. Quá trình làm việc của bạc với chu kỳ thay đổi nhiệt thể gây ra sự hiện ra của một ” vết nổ hình sao ” “starburst” nhẹ hay các chấm lốm đốm trên bề mặt ba-bit hợp kim. Điều này là vô hại, nó tránh tạo vết rạn nứt và tạo bề mặt phẳng.

Sự Mài Mòn

Bề mặt bạc cho thấy những vết xây xát là kết quả của sự mài mòn ( Hình 15). Sự mài mòn gây ra bởi các hạt bẩn cứng (như mạt sắt), mà kích cỡ lớn hơn so với bề dày màng dầu, di chuyển xuyên qua màng dầu. Hạt bẩn có thể bị ghim vào trong lớp ba-bit hợp kim mềm, thể hiện trên một cung ngắn bề mặt bạc và kết thúc tại điểm mà hạt bẩn ghim vào. Phụ thuộc vào kích thước hạt bẩn mà vết xây xát có thể tiếp tục xuyên ngang qua cả bề mặt bạc.
Hư hỏng do mài mòn trở nên xấu hơn qua thời gian tiến triển. Những vết xây xát này gây ra mất mát dầu bôi trơn của nêm dầu, làm giảm bề dày màng dầu. Điều này dần dần dẫn tới làm phá huỷ bề mặt bạc nhanh chóng..
Một nguyên nhân khác dẫn tới bề mặt bạc bị mài mòn là do bề ngõng trục, đĩa chặn quá thô nhám. Sự thô nhám này có thể có từ lần hư hỏng do mài mòn trước đó. Nó cũng có thể do gỉ sét hình thành sau một thời gian ngừng máy lâu dài. Cần kiểm tra bề mặt trục trước khi thay bạc mới.
Vết xước ngẫu nhiên có thể tạo các đường đan chéo hình tròn hoặc hướng kính rất giống với trường hợp bạc không mang tải hay không mang tải từng phần. Trong một ổ chặn, nó có thể cho thấy khe hở quá lớn. Những vết xây xát ngẫu nhiên có thể cũng cho thấy nguyên nhân từ sự sai sót trong thao tác tháo lắp.

Để loại trừ sự hư hỏng do mài mòn, dầu bôi trơn phải được lọc. Nếu dầu không thể
được lọc hay bị giảm chất lượng, nó cần phải thay thế. Quan trọng là phải đánh giá được sự làm việc hệ thống lọc, từ vấn đề kích cỡ lưới lọc không đúng. Bộ lọc chỉ cho các hạt bẩn có kích cỡ nhỏ hơn bề dày tối thiểu của màng dầu đi qua.
Ngoài sự lọc và thay thế dầu, toàn bộ cụm bạc đỡ, bồn dầu và đường ống phải được thổi rửa và làm sạch. Bề mặt bạc phải được phục hồi như ban đầu. Bạc đỡ thường phải được thay thế, nhưng nếu có thể sửa chữa tấm cân bằng phẳng sao cho khe hở bạc nằm khoảng thiết kế, thì bạc có thể sử dụng lại.
Mặc dù bề mặt babbit thông thường bị hư hại lớn hơn, nhưng bề mặt đĩa chặn và ngõng trục cũng phải được kiểm tra. Các hạt bẩn, mạt sắt khi ghim vào bề mặt ba-bit hợp có thể tạo ra các rãnh khía, những bề mặt này phải được phục hồi bằng việc phủ hay mài lại.

Sự Mất màu

- Phá huỷ do sự hình thành Ôxit Thiếc

Đây là một trong số vài phản ứng điện hóa mà làm mất đi tính chất “khả năng ghim” hạt bẩn của bạc. Phá huỷ do ôxit Thiếc có thể nhận ra là lớp màng hình thành trên bề mặt ba-bit hợp kim trở nên cứng, có màu nâu tối hay đen (hình 16). Ôxit thiếc hình thành khi có mặt thành phần kim loại thiếc trong hợp kim babit, dầu và nước muối, sự hình thành oxít thiếc bắt đầu trong những vùng của có áp suất và nhiệt độ cao. Một khi nó được hình thành, thì nó không thể được hoà tan, và độ cứng của nó sẽ ngăn ngừa những hạt mạt bẩn cứng ghim vào trong lớp lót ba-bit hợp kim.
Phá huỷ này có thể ngăn chặn bằng việc loại bỏ một vài hay tất cả các thành phần hình thành oxít thiếc. Dầu bôi trơn phải được thay mới. Một sự giảm nhiệt độ dầu có thể cũng ngăn chặn được khả năng sự hình thành của oxít thiếc.
Ngoài việc thay thế dầu, toàn bộ cụm bạc, bồn chứa dầu và đường ống cần phải thổi rửa và làm sạch bằng aceton. Những miếng bạc cần phải được thay thế. Tình trạng của ngõng trục, đĩa chặn hay những bề mặt động phải được đánh giá. Chúng cũng phải phục hồi về tình trạng ban đầu, hoặc mài lại hoặc thay thế.

Hình 16: Bạc bị oxi hoá lớp kim loại thiếc

 

Quá nhiệt

 

Hư hỏng do quá nhiệt có thể thể hiện ở nhiều dạng như sự mất màu ba-bit hợp kim, rạn nứt, chảy hay biến dạng. Lặp lại những chu trình (của) sự quá nhiệt có thể tạo ra tróc rỗ bề mặt, một kiểu của sự biến dạng bề mặt ở vật liệu không đẳng hướng (hình 17). Những vật liệu loại này có hệ số độ giãn nhiệt khác nhau trong mỗi trục tinh thể. Vết cháy đen bám ở mặt bạc, vi trí có nhiệt độ cao nhất.
Sự quá nhiệt có thể gây ra bởi nhiều nguồn, nhiều nguyên nhân liên quan đến số lượng và chất lượng của chất bôi trơn. Trong số đó có những nguyên nhân chính có khả năng xảy ra:
• Chọn lọc chất bôi trơn không thích hợp
• Cung cấp dầu bôi trơn tới gối đỡ không đủ
• Gián đoạn trong quá trình tạo màng dầu
• Sự bôi trơn giới hạn
Những điều kiện sau đây có thể cũng là nguyên nhân gây quá nhiệt là:
• Chọn lựa bạc không đúng
• Bề đĩa chặn và ngõng trục không tốt
• Khe hở giữa bạc và trục nhỏ
• Quá tải
• Quá tốc
• Môi trường làm việc xung quanh khắc nghiệt

Hình 17: bề mặt bạc bị tróc rỗ do quá nhiệt

 

Hình 18: Bạc bị quá nhiệt do thiếu dầu bôi trơn