Hiểu về ổ trục trượt
Định nghĩa: Vòng bi trượt là gì?
A ổ trục (còn gọi là ổ trục trơn, ổ trục ống lót, hoặc ổ trục màng chất lỏng) là một loại ổ trục hỗ trợ trục quay thông qua một màng mỏng chất bôi trơn chịu áp suất thay vì thông qua các con lăn. Trục quay (gọi là "ổ trục") được ngăn cách với bề mặt ổ trục tĩnh bằng một màng dầu thủy động lực học được tạo ra do chuyển động quay của trục, kéo dầu vào một khe hở hình nêm hội tụ. Mâm dầu chịu áp suất này hỗ trợ tải trọng trục mà không cần tiếp xúc kim loại với kim loại.
Vòng bi trục là cơ bản đối với máy móc quay tốc độ cao, tải trọng cao như tua-bin, máy phát điện và máy nén lớn vì chúng cung cấp khả năng chịu tải tuyệt vời, ma sát thấp ở tốc độ cao và đáng kể giảm chấn giúp kiểm soát rung động và ổn định cánh quạt hệ thống.
Nguyên lý hoạt động: Bôi trơn thủy động
Màng dầu hình thành như thế nào
Ổ trục trượt hoạt động theo nguyên lý bôi trơn thủy động:
- Liên hệ ban đầu: Khi đứng yên, trục nằm trên bề mặt chịu lực dưới tác dụng của trọng lực
- Bắt đầu quay: Khi trục bắt đầu quay, nó kéo dầu vào khe hở bằng lực bám dính
- Sự hình thành nêm: Hình học hội tụ giữa trục và ổ trục tạo ra một không gian hình nêm
- Tạo áp suất: Dầu bị kéo vào nêm hội tụ tạo ra áp suất thủy động lực học
- Cất cánh: Lực áp suất vượt quá trọng lượng trục, nâng trục lên màng dầu đầy
- Trạng thái ổn định: Trục nổi trên màng dầu chịu áp suất mà không có tiếp xúc kim loại
Độ dày màng dầu
- Độ dày điển hình: 10-100 micromet (0,0004-0,004 inch)
- Cực kỳ mỏng nhưng đủ để ngăn ngừa tiếp xúc
- Độ dày thay đổi theo chu vi (tối thiểu tại điểm tiếp cận gần nhất)
- Phụ thuộc vào tốc độ, tải trọng, độ nhớt của dầu và khe hở ổ trục
Các loại ổ trục trượt
1. Hình trụ trơn (Toàn bộ vòng)
- Thiết kế đơn giản nhất: lỗ hình trụ có rãnh cung cấp dầu
- Góc quấn 360°
- Khả năng chịu tải tốt nhưng có thể dễ mất ổn định ở tốc độ cao
- Phổ biến trong động cơ, máy bơm, thiết bị công nghiệp nói chung
2. Vòng bi hồ quang một phần
- Bề mặt ổ trục chỉ bao phủ một phần chu vi (120-180°)
- Trọng lượng nhẹ hơn, cần ít lưu lượng dầu hơn
- Độ cứng thấp hơn ổ trục đầy đủ
- Được sử dụng trong các ứng dụng tải nhẹ
3. Vòng bi đệm nghiêng
- Bề mặt chịu lực được chia thành nhiều miếng đệm độc lập có thể xoay
- Mỗi miếng đệm phát triển nêm thủy động lực riêng
- Có tính ổn định tự nhiên chống lại xoáy dầu/roi dầu
- Tiêu chuẩn công nghiệp cho máy móc tua bin tốc độ cao
- Đắt hơn nhưng đặc tính động lực học vượt trội
4. Đập áp lực và ổ trục bù trừ
- Vòng bi trụ được cải tiến với các đặc điểm hình học để tăng cường độ ổn định
- Rãnh, đập hoặc lỗ khoan lệch làm tăng khả năng giảm chấn hiệu quả
- Sự thỏa hiệp giữa hình trụ đơn giản và miếng đệm nghiêng
Đặc điểm động
Độ cứng
Độ cứng của ổ trục trượt rất phức tạp và phụ thuộc vào tốc độ:
- Tốc độ thấp: Độ cứng thấp, vị trí trục thay đổi đáng kể theo tải trọng
- Tốc độ cao: Độ cứng cao hơn do áp suất thủy động lực học phát triển hơn
- Biến thiên theo hướng: Độ cứng khác nhau theo chiều ngang và chiều dọc
- Độ cứng liên kết chéo: Sự lệch theo một hướng tạo ra lực theo hướng vuông góc
Giảm chấn
Ổ trục cung cấp khả năng giảm chấn đáng kể:
- Năng lượng tiêu tán thông qua sự cắt nhớt của màng dầu
- Độ giảm chấn tăng theo tốc độ và độ nhớt của dầu
- Quan trọng để hạn chế rung động tại tốc độ tới hạn
- Cần thiết để ngăn ngừa sự mất ổn định của rôto
Sự phụ thuộc vào tốc độ
Tất cả các đặc tính của ổ trục trượt đều thay đổi theo tốc độ quay:
- Độ cứng tăng theo tốc độ
- Độ giảm chấn tăng theo tốc độ
- Tần số tự nhiên tăng với tốc độ
- Tốc độ quan trọng dịch chuyển lên trên khi tốc độ tăng lên
Ưu điểm của ổ trục trượt
- Khả năng chịu tải cao: Có thể hỗ trợ các rôto rất nặng
- Khả năng tốc độ cao: Phù hợp với tốc độ lên đến 50.000+ vòng/phút
- Ma sát thấp ở tốc độ cao: Sau khi màng thủy động được hình thành, hệ số ma sát rất thấp (0,001-0,003)
- Giảm chấn tuyệt vời: Kiểm soát độ rung ở tốc độ quan trọng
- Hoạt động yên tĩnh: Không có tiếng ồn của bộ phận lăn
- Khả năng chống sốc: Màng dầu hấp thụ tải trọng tạm thời
- Tuổi thọ cao: Không tiếp xúc kim loại có nghĩa là hao mòn tối thiểu (có thể hoạt động trong nhiều thập kỷ)
- Thiết kế đơn giản: Các loại cơ bản đơn giản và tiết kiệm
Nhược điểm và thách thức
- Ma sát khởi động cao: Không có màng dầu ở trạng thái nghỉ, cần mô-men xoắn phá vỡ
- Hệ thống bôi trơn cần thiết: Phải cung cấp dầu sạch, làm mát liên tục
- Nguy cơ xoáy dầu/roi dầu: Vòng bi trụ trơn dễ bị mất ổn định
- Phản ứng chậm hơn: Màng dầu tăng độ đàn hồi, ít cứng hơn ổ trục lăn ở tốc độ thấp
- Độ nhạy nhiệt độ: Hiệu suất thay đổi theo nhiệt độ dầu (ảnh hưởng đến độ nhớt)
- Độ nhạy nhiễm bẩn: Các hạt có thể làm hỏng bề mặt ổ trục hoặc chặn đường dẫn dầu
- Định vị trục: Không cung cấp khả năng hạn chế trục cố hữu (yêu cầu ổ trục đẩy riêng)
Ứng dụng
Vòng bi trượt là tiêu chuẩn trong:
- Tua bin hơi nước và khí: Các đơn vị phát điện đa megawatt
- Máy phát điện lớn: Máy phát điện đồng bộ trong nhà máy điện
- Máy nén ly tâm: Máy nén công nghiệp tốc độ cao, tải trọng cao
- Động cơ điện lớn: Động cơ > 500 HP thường sử dụng ổ trục trượt
- Động cơ tàu biển: Vòng bi trục chân vịt tàu
- Máy làm giấy: Vòng bi lăn lớn
- Động cơ đốt trong: Vòng bi trục khuỷu chính và vòng bi thanh truyền
Mối quan hệ với động lực học của rôto
Vòng bi trục có ảnh hưởng quan trọng đến hành vi động lực học của rôto:
- Xác định tốc độ tới hạn: Độ cứng và độ giảm chấn của ổ trục ảnh hưởng trực tiếp đến biên độ và vị trí tốc độ quan trọng
- Sự ổn định: Loại vòng bi và thiết kế xác định khả năng bị ảnh hưởng xoáy dầu and roi trục
- Biểu đồ Campbell: Hiển thị cách tần số tự nhiên thay đổi theo tốc độ do sự thay đổi độ cứng của ổ trục
- Balancing: Đặc điểm ổ trục ảnh hưởng hệ số ảnh hưởng và phản ứng cân bằng
Ổ trục trượt là một công nghệ tiên tiến, hoàn thiện, thiết yếu cho máy móc quay hiệu suất cao. Sự kết hợp độc đáo giữa khả năng chịu tải, tốc độ và giảm chấn khiến chúng trở nên không thể thay thế trong các ứng dụng quan trọng, bất chấp yêu cầu bôi trơn và hành vi động học phức tạp của chúng.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 