Nguyên nhân phổ biến gây hỏng sớm xích con lăn

Ever Power · Công nghệ chuỗi công nghiệp

Nguyên nhân phổ biến gây hỏng sớm xích con lăn

Một khóa học chuyên sâu về kỹ thuật dành cho các kỹ sư công nghiệp và chuyên gia mua sắm tại Vương quốc Anh — bao gồm các chế độ hỏng hóc, chẩn đoán, khoa học vật liệu và các giải pháp phòng ngừa trong các ngành công nghiệp nặng.

Nếu có một nguyên nhân gốc rễ mà các nhóm kỹ thuật thường xuyên đánh giá thấp, đó chính là việc bôi trơn không đầy đủ. Một xích con lăn trong quá trình hoạt động là một tập hợp các bề mặt khớp nối được gia công chính xác — các chốt chạy bên trong các ống lót, các con lăn tiếp xúc với răng đĩa xích — và mỗi giao diện đó đều chịu tải, hoạt động với tốc độ cao và tích tụ nhiệt. Nếu không có một lớp màng bôi trơn liên tục và đầy đủ thấm vào các bề mặt tiếp xúc bên trong đó, sự mài mòn kim loại sẽ bắt đầu gần như ngay lập tức. Ban đầu, sự mài mòn không thể nhìn thấy: chỉ mất vài micromet đường kính chốt, sự lỏng lẻo nhẹ của khớp nối giữa chốt và ống lót. Nhưng hình dạng giãn nở của xích có nghĩa là sự mất vật liệu vi mô này chuyển trực tiếp thành sai số bước xích, từ đó ảnh hưởng đến cách xích ăn khớp với răng đĩa xích, làm tăng tốc độ mài mòn đồng thời trên cả xích và đĩa xích.

Thách thức trong môi trường sản xuất tại Anh là việc bôi trơn thường được coi là một công việc lắp đặt ban đầu hơn là một quy trình bảo trì thường xuyên. Một xích con lăn có thể được bôi trơn đúng cách khi lắp đặt và sau đó được để hoạt động liên tục với lượng dầu bôi trơn ban đầu đó. Tại các nhà máy chế biến thực phẩm ở vùng Midlands, các nhà máy sản xuất phụ tùng ô tô ở Coventry và West Midlands, các chu kỳ rửa sạch và lò sấy nhiệt độ cao thường xuyên trong quá trình sản xuất làm tiêu hao chất bôi trơn nhanh hơn nhiều so với khoảng thời gian bảo trì tiêu chuẩn. Hậu quả là các xích hoạt động trong tình trạng thiếu dầu bôi trơn mãn tính trong nhiều tháng trước khi sự cố trở nên rõ ràng.

Xích con lăn được thiết kế để hoạt động trên một mặt phẳng duy nhất. Hình dạng của các tấm trong và ngoài, độ chính xác của khe hở giữa chốt và bạc lót, đường kính ống của các con lăn — tất cả đều được tối ưu hóa cho việc truyền lực thẳng giữa các đĩa xích cùng mặt phẳng. Khi có sự lệch góc hoặc lệch tâm trong hệ thống truyền động, xích bị buộc phải chuyển động theo cả chiều ngang và chiều dọc. Các tấm trong chịu ứng suất uốn mà chúng không được thiết kế để chịu đựng. Các con lăn không còn khớp hoàn hảo với hình dạng răng đĩa xích mà thay vào đó tiếp xúc với răng ở một góc, tập trung tải trọng vào một diện tích nhỏ trên bề mặt hình trụ của con lăn và vào góc của sườn răng.

Tại các nhà máy dệt ở Leeds và trong các dây chuyền đóng gói phổ biến khắp vùng East Midlands, hiện tượng lệch trục thường phát triển dần dần. Trục bị biến dạng dưới tải trọng. Vỏ ổ trục dịch chuyển trên các nền móng ban đầu được lắp đặt với độ chính xác chấp nhận được nhưng không hoàn hảo. Sự giãn nở nhiệt trong suốt một ngày làm việc dài khiến các bộ phận dịch chuyển khỏi vị trí được cố định ban đầu. Kết quả là một chuỗi chịu tải trọng ngang không liên tục, tạo ra kiểu mài mòn đặc trưng là sự ăn mòn không đều ở mép các mắt xích – các mắt xích bị mòn mỏng ở một bên trong khi phía đối diện hầu như không bị mòn. Một đội ngũ bảo trì hiểu rõ kiểu mài mòn này có thể chẩn đoán sự lệch trục chỉ dựa trên hình dạng mài mòn của chuỗi, rất lâu trước khi chuỗi bị hỏng.

GÓC

Các mặt của đĩa xích không nằm trên cùng một mặt phẳng — trục dẫn động và trục bị dẫn động nằm nghiêng một góc so với nhau. Xích quấn theo hình xoắn ốc chứ không phải phẳng, tạo ra sự uốn cong trong chồng các tấm.

ĐỘ LỆCH SONG SONG

Tâm các răng nhông được lệch nhau theo chiều ngang. Xích chạy với độ nghiêng ngang không đổi, tạo tải trọng lên một cạnh của các tấm bên trong trong suốt chu kỳ truyền động.

KẾT HỢP

Dạng phá hoại nguy hiểm nhất là sự lệch góc và lệch trục xảy ra đồng thời. Điều này tạo ra các trạng thái ứng suất phức tạp trong các tấm và chốt, làm tăng tốc độ nứt do mỏi.

SẢN PHẨM NỔI BẬT — PHIÊN BẢN CHỊU LỰC CAO

Xích con lăn cao su 24B-G1

Được thiết kế cho các ứng dụng yêu cầu đồng thời giảm thiểu tải trọng va đập và độ bám bề mặt. Các miếng đệm cao su đúc trên tấm trên cùng hấp thụ năng lượng va đập mà nếu không sẽ truyền trực tiếp vào chồng tấm, giảm ứng suất cực đại tại các vùng ép chặt, nơi thường xảy ra hiện tượng nứt do mỏi. Thích hợp cho các ứng dụng vận chuyển và truyền động trong ngành khai thác mỏ, khai thác đá và xử lý vật liệu rời.

Độ căng xích nằm ở điểm giao nhau của hai chế độ hỏng hóc, và lỗi có thể xảy ra theo cả hai hướng. Một xích con lăn được lắp đặt với độ chùng không đủ sẽ dao động trên sợi chùng – tần số tự nhiên của sợi đó, kết hợp với hiệu ứng đa giác của sự tiếp xúc giữa xích và bánh răng, tạo ra điều kiện tải động nghiêm trọng hơn nhiều so với thông số kỹ thuật trạng thái ổn định của hệ truyền động. Sợi chùng rung động, quất mạnh, và khi điều kiện cộng hưởng phát triển, tải trọng động có thể đạt đến bội số của tải trọng định mức của hệ truyền động chỉ trong vài mili giây. Đây không phải là cơ chế mài mòn dần dần. Nó có thể gây ra gãy đột ngột các tấm nối hoặc mắt xích nối ở những khoảng thời gian dường như ngẫu nhiên.

Quá căng cũng gây hại không kém. Xích bị căng quá mức sẽ loại bỏ khe hở khớp nối tự nhiên giữa chốt và bạc lót. Chuyển động quay trơn tru của chốt trong bạc lót lẽ ra phải diễn ra, nhưng lại trở thành sự tiếp xúc cưỡng bức, chịu tải nặng – về cơ bản là tình trạng tương tự như hệ thống truyền động khô, thiếu chất bôi trơn, nhưng do hình học chứ không phải do thiếu chất bôi trơn. Áp suất ổ trục bên trong bạc lót tăng mạnh, đẩy nhanh quá trình mài mòn ở cặp chốt-bạc lót cho đến khi độ giãn dài trở nên quá mức. Tại các nhà máy sản xuất chính xác và các xưởng gia công CNC rải rác khắp Coventry và Derby, nơi các công nhân vận hành máy móc nhận thấy ngay lập tức những thay đổi về tiếng ồn và độ rung, tình trạng căng quá mức thường được phát hiện nhanh chóng. Trong môi trường chế tạo nặng, nhiều tiếng ồn, nó có thể không được phát hiện trong nhiều tuần.

Ăn mòn là một cơ chế hư hỏng đặc biệt nguy hiểm vì nó tác động lên cấu trúc bên trong của xích – các chốt, bạc lót và bề mặt lỗ con lăn nằm giữa các tấm ngoài, khuất khỏi tầm nhìn khi kiểm tra định kỳ. Môi trường công nghiệp của Anh thường không có tính chất ăn mòn hóa học mạnh, nhưng sự kết hợp giữa độ ẩm môi trường, ô nhiễm muối thường gặp ở các cơ sở ven biển từ các giàn khoan Biển Bắc của Scotland đến các nhà máy gần cảng Plymouth, và sương axit sinh ra trong các quy trình xử lý kim loại xung quanh vùng Black Country, tạo ra các điều kiện có thể đẩy nhanh đáng kể quá trình ăn mòn điện hóa trên các bộ phận xích thép carbon tiêu chuẩn.

Sự nhiễm bẩn đóng vai trò như chất xúc tác mài mòn. Khi mạt kim loại, vảy, bụi bẩn hoặc bụi silica lọt vào khe hở giữa chốt và bạc lót – vốn liên tục mở và đóng khi các mắt xích chuyển động – các hạt này sẽ bám vào bề mặt tiếp xúc và hoạt động như các công cụ cắt, loại bỏ vật liệu sau mỗi chu kỳ hoạt động. Một sợi xích hoạt động trong môi trường bị ô nhiễm có thể giãn dài nhanh hơn nhiều lần so với cùng một sợi xích đó trong môi trường sạch, ngay cả khi điều kiện tải và bôi trơn giống nhau. Các ngành công nghiệp có nguy cơ cao nhất ở Anh là chế biến đá, vận chuyển cốt liệu, hoạt động nông nghiệp trên khắp vùng đầm lầy East Anglia và các kho bảo dưỡng thiết bị xây dựng. Trong những môi trường này, xích có bạc lót kín hoặc xích có vòng chữ O/vòng chữ X kín nên là thông số kỹ thuật tiêu chuẩn chứ không phải là tùy chọn nâng cấp.

SẢN PHẨM NỔI BẬT — ỨNG DỤNG VẬN CHUYỂN

Xích con lăn cao su 20B-G1

Tấm đế 20B-G1 giải quyết vấn đề hư hỏng cụ thể do ứng suất ngang của tấm trong các ứng dụng vận chuyển. Các miếng đệm cao su phía trên cung cấp cả độ bám và khả năng giảm chấn ngang, trong khi bước đế 20B mang lại khả năng chịu tải phù hợp với các băng tải công nghiệp hạng trung trong các ngành chế biến thực phẩm, đóng gói và sản xuất nói chung phổ biến ở các vùng Tây Bắc và Yorkshire của Vương quốc Anh.

Hệ thống băng tải tại xưởng ép thân xe và sơn ở Coventry và Solihull yêu cầu xích con lăn có khả năng chống mỏi vượt trội do số chu kỳ hoạt động cao và sự thay đổi nhiệt độ giữa môi trường lạnh và môi trường sấy trong lò. Chu kỳ bôi trơn phải tính đến sự thay đổi nhiệt độ làm giảm nhanh độ nhớt của dầu. Chế độ hỏng hóc chủ yếu ở đây là gãy do mỏi kết hợp với sự suy thoái chất bôi trơn do nhiệt. Việc sử dụng xích kín bôi trơn bằng mỡ chịu nhiệt độ cao giúp kéo dài đáng kể tuổi thọ trong các ứng dụng vận chuyển vật liệu trong lò sấy.

Ngành công nghiệp chế biến thép ở Sheffield đặt ra những yêu cầu cực kỳ khắt khe đối với xích con lăn do sự nhiễm bẩn bởi cặn, nhiệt bức xạ từ các hoạt động cán và rèn, và tải trọng va đập từ thiết bị xử lý phôi. Xích thép carbon tiêu chuẩn bị ăn mòn nhanh chóng trong môi trường này do sự kết hợp giữa mài mòn bởi các hạt cặn và hơi nước có tính axit. Xích thép không gỉ hoặc xích thép carbon mạ niken thường được sử dụng, cùng với các thiết kế bạc lót kín giúp ngăn cặn xâm nhập vào giao diện giữa chốt và bạc lót — vị trí dễ bị mài mòn nhất.

Máy gặt đập liên hợp, thang máy vận chuyển ngũ cốc và máy đóng kiện rơm hoạt động khắp vùng Fens và Norfolk Broads trong một số môi trường ô nhiễm nhất có thể tưởng tượng được — bụi chứa silica, tàn dư cây trồng, hơi ẩm từ sương sớm và hệ thống tưới tiêu. Mô hình hoạt động theo mùa với cường độ cao đồng nghĩa với việc xích thường được bảo quản giữa các mùa vụ trong điều kiện không tối ưu. Sự kết hợp giữa ăn mòn trong quá trình bảo quản và ô nhiễm mài mòn trong quá trình hoạt động khiến xích con lăn nông nghiệp trở thành một trong những ứng dụng đòi hỏi khắt khe nhất. Xích có vòng đệm O-ring được bôi trơn sẵn tại nhà máy giúp giảm đáng kể cả sự ăn mòn và mài mòn trong những điều kiện này.

Môi trường đòi hỏi vệ sinh nghiêm ngặt trong các cơ sở sản xuất thực phẩm, từ cụm công nghiệp thực phẩm Lincolnshire đến ngành sản xuất đồ uống Glasgow, đặt ra một ràng buộc đặc biệt: chất bôi trơn xích tiêu chuẩn gốc dầu mỏ bị cấm. Chất bôi trơn đạt tiêu chuẩn thực phẩm được quy định, nhưng các chất bôi trơn này thường có khả năng chịu tải thấp hơn so với các loại dùng trong công nghiệp. Do đó, hiện tượng hỏng hóc do bôi trơn không đủ là vấn đề phổ biến trong xích con lăn chế biến thực phẩm trừ khi khoảng thời gian bảo dưỡng được điều chỉnh để bù lại độ bền màng bôi trơn thấp hơn. Xích thép không gỉ với chất bôi trơn đạt tiêu chuẩn thực phẩm là lựa chọn ưu tiên cho các ứng dụng tiếp xúc trực tiếp.

HỒ SƠ NHÀ SẢN XUẤT

Ever Power: Sản xuất chính xác và khả năng tùy chỉnh hoàn toàn.

Ever Power vận hành một nhà máy sản xuất xích con lăn tích hợp hoàn toàn, kết hợp chuyên môn luyện kim nội bộ với gia công CNC chính xác, xử lý nhiệt trong môi trường được kiểm soát và hệ thống đảm bảo chất lượng nghiêm ngặt tuân thủ tiêu chuẩn ISO 9001. Sự đa dạng về năng lực sản xuất là điều làm nên sự khác biệt của Ever Power trên thị trường cung ứng B2B toàn cầu: nhà máy không bị giới hạn bởi các mặt hàng trong danh mục, và đội ngũ kỹ sư làm việc trực tiếp với bộ phận mua sắm và các bộ phận kỹ thuật tại các công ty khách hàng để phát triển các giải pháp xích nhằm giải quyết các vấn đề hư hỏng cụ thể mà hoạt động của họ đang gặp phải.

Khả năng tùy chỉnh trải rộng trên toàn bộ thông số kỹ thuật của chuỗi. Việc lựa chọn vật liệu — từ thép carbon tiêu chuẩn đến thép không gỉ AISI 316, các biến thể mạ niken hoặc mạ hợp kim kẽm-niken — được xác định bởi đặc điểm ăn mòn và ô nhiễm của ứng dụng. Các phương pháp xử lý bề mặt, bao gồm phun bi, giúp cải thiện đáng kể tuổi thọ mỏi của các tấm liên kết bằng cách tạo ra ứng suất dư nén có lợi, đều có sẵn dưới dạng tùy chọn tiêu chuẩn. Các loại gioăng — tiêu chuẩn, vòng chữ O, vòng chữ X — được chỉ định dựa trên nguy cơ ô nhiễm môi trường. Các loại khớp nối (A1, A2, K1, K2 và các cấu hình tùy chỉnh) được chế tạo theo bản vẽ cho các ứng dụng vận chuyển yêu cầu hình dạng tiếp xúc sản phẩm cụ thể. Đối với khách hàng tại Vương quốc Anh, Ever Power duy trì thời gian giao hàng nhanh chóng và có thể cung cấp các mẫu chuỗi để đánh giá kỹ thuật trước khi cam kết sản xuất hàng loạt.

“Chúng tôi đã thử qua bốn nhà cung cấp khác nhau để giải quyết vấn đề hỏng xích trên dây chuyền ép. Ever Power là công ty đầu tiên đặt ra những câu hỏi chi tiết về môi trường vận hành của chúng tôi trước khi đề xuất loại xích phù hợp. Loại xích kín 16B mà họ lựa chọn đã hoạt động liên tục trong bảy tháng mà không gặp bất kỳ sự cố ngoài kế hoạch nào. Dịch vụ hỗ trợ kỹ thuật trước và sau bán hàng thực sự rất ấn tượng — họ hiểu rõ về sản phẩm của mình.”

“Khả năng tùy chỉnh là điều làm nên sự khác biệt của Ever Power. Chúng tôi cần một loại xích có khoảng cách móc nối K2 rất cụ thể để phù hợp với khung băng tải hiện có mà không cần sửa đổi — các sản phẩm có sẵn trong danh mục của các nhà cung cấp khác sẽ yêu cầu chúng tôi phải thiết kế lại toàn bộ hệ thống giá đỡ. Ever Power đã sản xuất theo bản vẽ của chúng tôi, giao các mắt xích mẫu trong vòng một tuần để phê duyệt và đã có đủ số lượng sản xuất tại đây trong thời gian giao hàng đã thỏa thuận. Chất lượng hoàn toàn đáp ứng yêu cầu kỹ thuật.”

“Chúng tôi vận hành một dàn thiết bị cán và tạo hình tấm thép nặng tại Sheffield, và xích là một trong những thứ chúng tôi sử dụng thường xuyên. Xích Ever Power 20B với các tấm thép được xử lý bằng phương pháp bắn bi cứng cáp hơn hẳn so với bất kỳ loại nào khác mà chúng tôi từng sử dụng — bạn có thể thấy điều đó qua tình trạng của xích sau sáu tháng sử dụng so với loại chúng tôi từng phải thay thế sau sáu tuần. Giá mỗi đơn vị là hợp lý khi bạn tính toán đúng tổng chi phí sở hữu. Chúng tôi đã tiêu chuẩn hóa sử dụng Ever Power cho tất cả các ứng dụng truyền động hạng nặng của mình.”