Lựa chọn bôi trơn cho vòng bi bằng dầu hay mỡ, độ nhớt bao nhiêu, chọn chất phụ gia gì, khối lượng mỡ cần và chu ky hay thời gian bôi trơn lại. Bài viết này trích từ tài liệu đào tạo bôi trơn hiện trường của học viện Mobius (chi tiết ở đây) cung cấp hướng dẫn sau:

  1. Sử dụng mỡ hay dầu bôi trơn cho vòng bi
  2. Xác định độ nhớt yêu cầu
  3. Xác minh độ nhớt thực tế
  4. Lựa chọn phụ gia phù hợp
  5. Khối lượng mỡ bôi trơn
  6. Chu kỳ/thời gian bôi trơn lại

1. Sử dụng mỡ hay dầu bôi trơn cho vòng bi

Thông thường, dầu hoạt động tốt hơn trong các ứng dụng ở nhiệt độ cao, nơi có tốc độ cao và ma sát mạnh. Ngược lại, mỡ phù hợp hơn với các ứng dụng ổ trục hoạt động ở tốc độ trung bình và nhiệt độ không quá cao. Mỡ cũng thường được sử dụng khi cơ cấu không thể bôi trơn thường xuyên, vì mỡ có khả năng giữ ở vị trí tốt hơn. Trong các tình huống dừng-khởi động, chẳng hạn, dầu sẽ chảy trở lại bồn chứa, nhưng mỡ vẫn nằm trên các bộ phận cần bôi trơn.

Mặc dù dầu và mỡ đều được sử dụng để ngăn ngừa tiếp xúc kim loại với kim loại và bảo vệ thiết bị, nhưng chúng có các đặc tính khác nhau, mang lại những lợi ích riêng biệt

Dưới đây là hướng dẫn ước tính khi nào nên sử dụng mỡ hoặc dầu cho vòng bi (bạc đạn)

  • Vòng bi cầu (ball bearing) với nDm > 340,000 nên sử dụng dầu bôi trơn (vì mỡ có thể bị quá nhiệt)
  • Vòng bi cầu (ball bearing) với nDm < 340,000 nên sử dụng mỡ vì mỡ thường dễ lắp đặt và bảo trì hơn, không gặp vấn đề đáng kể về rò rỉ hoặc duy trì mức dầu (nhưng cần bôi mỡ định kỳ).
  • Tốc độ nDm chấp nhận sử dụng mỡ của vòng bi đũa (cylindrical roller bearing) thấp hơn (300,000) do diện tích tiếp xúc lớn hơn. Loại vòng bi này được thiết kế chịu lực hướng tâm chủ yếu.

nDm = n × (ID + OD) / 2, trong đó: n là tốc độ quay trục, ID là đường kính vòng trong, và OD là đường kính vòng ngoài

Những thông số này không phải là tuyệt đối mà chỉ là hướng dẫn để quyết định loại chất bôi trơn phù hợp. Nếu một ổ trục được bôi trơn bằng mỡ vượt quá giới hạn tốc độ nDm an toàn, theo khuyến cáo từ bảng, cần áp dụng phương pháp bôi trơn chuyên dụng, chẳng hạn như hệ thống bôi trơn tự động hoặc tăng tần suất bôi trơn với lượng rất nhỏ mỗi lần để đảm bảo tuổi thọ ổ trục.

2. Xác định yêu cầu độ nhớt

Bước thứ hai là xác định yêu cầu về độ nhớt khi hoạt động của chi tiết quay cần bôi trơn. Dựa trên giá trị tốc độ quay và đường kính vòng bi, ta có thể xác định độ nhớt tối thiểu cho phép (*). Độ nhớt lý tưởng sẽ gấp ba lần giới hạn tối thiểu này.

Nếu chúng ta có một ổ trục với đường kính 150 mm hoạt động ở tốc độ 1.200 vòng/phút, giá trị độ nhớt cần thiết sẽ nằm trong khoảng 11-12, có thể lên tới 13 centistokes, đây là giới hạn thấp nhất có thể chấp nhận. Điều này có nghĩa là, nếu ổ trục được lắp trong một quạt và chúng ta bôi trơn bằng mỡ, với quạt hoạt động ở nhiệt độ 80°C, thì độ nhớt của dầu trong mỡ phải đạt ít nhất 12 centistokes để đảm bảo sự tách bề mặt ổ trục. Khi tính toán con số này, đặc biệt là trong trường hợp ổ trượt, chúng ta nên thêm một hệ số an toàn bằng cách nhân giá trị đó với ba. Mặc dù điều này sẽ làm tăng nhẹ ứng suất cắt do ma sát nhớt, nhưng nó mang lại sự bảo vệ tốt hơn cho thiết bị khi nhiệt độ thay đổi trong ngày hoặc khi nhiệt độ môi trường xung quanh thay đổi. Như vậy, đối với một ổ trục quạt với vòng trong 150 mm hoạt động ở 1.200 vòng/phút, nếu giá trị độ nhớt tối thiểu là 12 centistokes, nhân với ba, giá trị độ nhớt mục tiêu cho loại mỡ cần sử dụng sẽ là 36 centistokes

(*) Bảng tra độ nhớt tối thiểu trong tài liệu đào tạo bôi trơn hiện trường của học viện Mobius

3. Xác minh độ nhớt thức tế

Thứ ba là xác minh độ nhớt thực tế so với yêu cầu. Độ nhớt của dầu, hoặc độ nhớt của dầu trong mỡ, được cung cấp trong bảng dữ liệu sản phẩm. Chúng ta cần chọn sản phẩm có cấp độ nhớt đáp ứng được yêu cầu tại nhiệt độ vận hành của vòng bi.

Khóa đào tạo bôi trơn hiện trường của Mobius cung cấp công thức/bảng tra giúp xác minh độ nhớt của sản phẩm đang sử dụng có đáp ứng được yêu cầu ở nhiệt độ vận hành của thiết bị

4. Lựa chọn phụ gia phù hợp

Chúng ta cần lựa chọn phụ gia phù hợp, đặc biệt là với vòng bi. Điều quan trọng là phải đảm bảo sử dụng đúng loại phụ gia hoặc nhóm hóa chất. Các nhà sản xuất vòng bi khuyến cáo rằng nếu vòng bi của bạn không yêu cầu phụ gia EP, thì không nên sử dụng chúng. Phản ứng hóa học trong công thức EP có thể gây ra ăn mòn, làm giảm tuổi thọ của ổ trục.

Khóa đào tạo bôi trơn hiện trường của Mobius giúp xác định có cần sử dụng mỡ EP hay không

5. Tính toán khối lượng mỡ bôi trơn

Chúng ta cần tính toán lượng mỡ cần sử dụng khi bôi trơn lại. Trong ổ trục có khoảng không gian xác định để chứa mỡ bôi trơn. Việc thêm quá nhiều mỡ sẽ chỉ làm tăng áp lực, gây mòn và mất dầu, cuối cùng dẫn đến hư hại vòng bi.

6. Thời gian/chu kỳ bôi trơn

Bước thứ sáu và cũng là bước cuối cùng là tính toán thời gian hoạt động ổn định. Đây không phải là một giá trị tuyệt đối, nhưng công thức tính giúp ước tính tần số phù hợp cho khoảng thời gian hoạt động của vòng bi.

Mỗi máy móc hoạt động theo cách khác nhau, và việc điều chỉnh “khối lượng” phụ thuộc vào điều kiện vận hành. Nhiệt độ, tải chất bẩn rắn và ẩm, rung động, vị trí trục và loại vòng bi đều ảnh hưởng đến quá trình bôi trơn. Thực tế là, việc bôi trơn với lượng nhỏ nhưng thường xuyên sẽ mang lại kết quả tốt hơn.