Bạn chọn, bảo trì và kéo dài tuổi thọ của xích con lăn bằng cách nào?

Xích con lăn hoạt động như thế nào và tại sao thiết kế lại quan trọng

A dây chuyền con lăn truyền năng lượng cơ học giữa hai bánh xích bằng cách gắn một loạt các tấm, chốt, ống lót và con lăn được liên kết vào một vòng lặp. Khi bánh xích dẫn động quay, các răng của nó ăn khớp với các con lăn nằm giữa các tấm liên kết bên trong, kéo xích về phía trước và truyền mô-men xoắn tới bánh xích bị dẫn động. Con lăn là bộ phận làm cho thiết kế này hoạt động hiệu quả: nó quay tự do trên ống lót khi nó đặt vào răng bánh xích, chuyển đổi lực ma sát trượt thành tiếp điểm lăn. Cơ chế có vẻ đơn giản này hỗ trợ rất nhiều loại máy móc - từ hệ thống truyền động xe đạp và thiết bị nông nghiệp đến hệ thống băng tải, máy in và hộp số công nghiệp.

Hiểu cấu tạo của xích con lăn sẽ giúp ích khi xác định hoặc khắc phục sự cố. Liên kết bên trong bao gồm hai tấm bên trong được ép vào ống lót, với con lăn nằm xung quanh ống lót. Liên kết bên ngoài - đôi khi được gọi là liên kết chốt - kết nối hai liên kết bên trong thông qua hai tấm bên ngoài và một chốt được lắp bằng máy ép chạy qua cả hai ống lót. Khoảng hở giữa chốt và ống lót xác định mức độ khớp nối tự do của xích và độ cứng của các bộ phận này ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ mài mòn khi chịu tải. Xích chất lượng cao sử dụng các chốt và ống lót được làm cứng bằng vỏ với bề mặt bền, chống mài mòn bên trên lõi cứng có khả năng chống va đập mà không trở nên giòn.

Chuỗi xích con lăn tiêu chuẩn và ý nghĩa của các con số

Xích con lăn được sản xuất theo tiêu chuẩn được quốc tế công nhận, chủ yếu là ANSI/ASME B29.1 ở Bắc Mỹ và ISO 606 ở Châu Âu và hầu hết các nơi trên thế giới. Các tiêu chuẩn này xác định bước - khoảng cách từ tâm đến tâm giữa các chốt liên tiếp - cùng với đường kính con lăn, chiều rộng bên trong, độ dày tấm và độ bền kéo tối thiểu. Ký hiệu ANSI sử dụng một số có hai hoặc ba chữ số trong đó các chữ số đầu tiên biểu thị bước bằng phần tám inch và chữ số cuối cùng biểu thị loại xích: 0 cho tiêu chuẩn, 1 cho nhẹ và 5 cho xích ống lót không con lăn.

Chuỗi sợi đôi và chuỗi nhiều chuỗi mang hậu tố "-2" hoặc "-3" sau số chuỗi (ví dụ: 60-2 cho chuỗi chuỗi kép #60). Các cấu hình này nhân lên khả năng chịu tải mà không tăng bước, điều này rất hữu ích khi xích bước lớn hơn chạy quá chậm hoặc tạo ra ứng suất quá mức cho bánh xích ở tốc độ yêu cầu.

Chọn xích con lăn phù hợp cho ứng dụng của bạn

Việc lựa chọn xích bắt đầu bằng yêu cầu truyền lực, nhưng việc giảm nó xuống con số mã lực đơn giản sẽ bỏ sót một số yếu tố quyết định liệu một xích nhất định có cung cấp tuổi thọ sử dụng chấp nhận được hay không. Tất cả các tham số sau đây phải được đánh giá cùng nhau trước khi quyết định thông số kỹ thuật của chuỗi.

Hệ số công suất và dịch vụ thiết kế

Công suất định mức của động cơ không phải là con số được sử dụng để lựa chọn xích. Thay vào đó, các kỹ sư tính toán công suất thiết kế bằng cách nhân công suất truyền tải với hệ số phục vụ tính đến bản chất của tải. Tải trơn tru, đồng đều từ động cơ điện thường sử dụng hệ số dịch vụ là 1,0. Tải sốc vừa phải - chẳng hạn như tải từ máy nén pittông hoặc băng tải có tải không đều - yêu cầu hệ số từ 1,3 đến 1,5. Tải sốc nặng từ máy nghiền, máy hủy tài liệu hoặc máy nghiền búa có thể yêu cầu hệ số sử dụng từ 1,7 trở lên. Sau đó, con số công suất thiết kế được điều chỉnh này được tham chiếu chéo với bảng xếp hạng công suất của nhà sản xuất xích, trong đó chỉ định mã lực tối đa cho phép cho từng kích thước xích ở tốc độ bánh xích nhất định tính bằng RPM.

Kích thước bánh xích và tỷ lệ tốc độ

Số lượng răng trên đĩa xích nhỏ - luôn chịu tải trọng lớn hơn trong số hai răng - ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ của xích. Tối thiểu 17 răng trên đĩa xích nhỏ là hướng dẫn được sử dụng rộng rãi cho các bộ truyền động yêu cầu thời gian sử dụng lâu dài, vì ít răng hơn khiến xích khớp với một góc sắc nét hơn sau mỗi lần ăn khớp, chốt tăng tốc và ống lót bị mòn. Tỷ lệ tốc độ rất lớn (trên 7: 1) thường được xử lý tốt nhất ở hai giai đoạn sử dụng trục trung gian thay vì bộ truyền động xích con lăn một giai đoạn, vì lý do hiệu quả và để giữ bánh xích lớn ở đường kính có thể quản lý được.

Khoảng cách trung tâm và chiều dài chuỗi

Khoảng cách tâm lý tưởng giữa đĩa chủ động và đĩa bị dẫn động là từ 30 đến 50 lần bước xích. Khoảng cách tâm quá ngắn sẽ làm giảm vòng cung quấn trên đĩa xích nhỏ và khiến mỗi mắt xích khớp nối thường xuyên hơn, trong khi khoảng cách tâm quá dài sẽ gây ra độ võng và rung. Độ dài chuỗi được tính theo liên kết chứ không phải theo đơn vị tuyến tính và tổng phải là số chẵn để cho phép sử dụng liên kết kết nối tiêu chuẩn. Các thiết bị gắp có thể điều chỉnh hoặc đĩa xích chạy không tải được sử dụng để duy trì độ căng xích thích hợp khi xích giãn ra do hao mòn thông thường trong suốt thời gian sử dụng của nó.

Bôi trơn: Yếu tố lớn nhất trong tuổi thọ của chuỗi

Không có phương pháp bảo trì nào khác có ảnh hưởng lớn hơn đến tuổi thọ của xích con lăn hơn là bôi trơn đúng cách. Cơ chế mòn chính trong xích con lăn là sự xói mòn dần dần bề mặt tiếp xúc của chốt và ống lót, làm cho bước tăng lên - cái thường được gọi là độ giãn của xích, mặc dù bản thân các tấm thép không thực sự bị giãn. Chất bôi trơn xuyên qua khe hở của ống lót chốt, tạo thành màng thủy động lực dưới tải và mang đi nhiệt sinh ra do khớp nối. Nếu không được bôi trơn đầy đủ, xích hoạt động dưới tải trọng công nghiệp vừa phải có thể bị mòn trong một khoảng thời gian ngắn nếu được bôi dầu thích hợp.

Các nhà sản xuất xích chỉ định phương pháp bôi trơn theo loại ứng dụng. Có bốn loại tiêu chuẩn được sử dụng trong toàn ngành:

• Loại A - Bôi trơn bằng tay hoặc nhỏ giọt: bôi định kỳ bằng can dầu hoặc chổi quét, hoặc được cung cấp bằng máy tra dầu nhỏ giọt với tốc độ một giọt cứ sau 5 đến 20 mắt xích mỗi phút. Thích hợp cho các ổ đĩa tốc độ thấp, tải nhẹ.
• Loại B - Bôi trơn bằng bể hoặc đĩa: sợi xích phía dưới chạy qua bể dầu trong vỏ kín hoặc một đĩa gắn vào trục bánh xích sẽ hút dầu và ném nó lên xích. Được sử dụng cho tốc độ vừa phải lên tới khoảng 600 vòng/phút trên bánh xích nhỏ.
• Loại C - Bôi trơn bằng dòng dầu: một dòng dầu liên tục được dẫn vào xích từ một vòi bơm được đặt ở bên trong sợi xích dưới gần bánh xích dẫn động. Cần thiết cho các ổ đĩa tốc độ cao trên 1.500 vòng/phút.
• Xích được làm kín và bôi trơn trước: xích có vòng đệm chữ O hoặc vòng chữ X giữ lại lớp mỡ được đóng gói giữa chốt và ống lót khi sản xuất. Chúng được sử dụng khi ô nhiễm bên ngoài nghiêm trọng hoặc nơi việc bôi trơn lại là không thực tế, chẳng hạn như trong các thiết bị xây dựng và nông nghiệp ngoài trời.

Chất bôi trơn được khuyên dùng cho hầu hết các ứng dụng xích con lăn công nghiệp là dầu khoáng không chất tẩy rửa có độ nhớt từ SAE 20 đến SAE 50 tùy thuộc vào nhiệt độ môi trường. Nói chung, nên tránh dùng mỡ để bôi trơn trong quá trình sử dụng vì nó không xuyên qua khe hở ống lót chốt một cách hiệu quả; nó lấp đầy khoảng trống giữa các tấm bên ngoài và các tấm bên trong nhưng khiến các bề mặt bị mài mòn quan trọng không được bảo vệ đầy đủ.

Đo độ mòn và biết khi nào cần thay thế xích con lăn

Xích con lăn nên được thay thế trước khi nó dài hơn 3% chiều dài danh nghĩa của nó hoặc 2% đối với các bộ truyền động chính xác và các ứng dụng trong đó hình dạng răng bánh xích là rất quan trọng. Việc chờ đợi cho đến khi xích bị chùng rõ ràng hoặc bị mất răng trên bánh xích có nguy cơ làm bánh xích bị mòn nhanh hơn, hỏng đột ngột khi chịu tải và có khả năng gây hư hỏng cho máy móc được kết nối. Phương pháp đáng tin cậy nhất để đo độ mòn của xích tại hiện trường là sử dụng công cụ chỉ báo độ mòn của xích chuyên dụng, áp dụng tải cố định lên một khoảng đo của xích và đọc độ giãn dài trực tiếp. Trong trường hợp không có dụng cụ thích hợp, thước thép có thể đo 12 bước xích: một sợi xích mới có kích thước chính xác bằng chiều dài 12 bước danh nghĩa của nó là chưa mòn, trong khi một sợi xích có kích thước 0,5% trở lên so với tham chiếu này đã bắt đầu tích tụ độ mòn đáng kể.

Khi thay thế xích bị mòn, điều cần thiết là phải đồng thời kiểm tra các đĩa xích ăn khớp. Một bánh xích chạy với một dây xích thon dài sẽ phát triển một hình dạng răng hình móc hoặc vây cá mập đặc trưng khi dây xích di chuyển cao hơn trên các răng trong quá trình ăn khớp. Việc lắp xích mới trên các đĩa xích bị mòn sẽ nhanh chóng truyền độ mòn sang xích mới và rút ngắn đáng kể tuổi thọ sử dụng của xích. Theo nguyên tắc chung, đĩa xích nên được thay thế ở mỗi lần thay xích thứ hai hoặc thứ ba tùy thuộc vào ứng dụng, vật liệu và điều kiện vận hành. Nhông xích bằng thép cứng - đặc biệt là những đĩa có sườn răng được tôi cứng cảm ứng - tồn tại lâu hơn đáng kể so với các phiên bản thép nhẹ trong các bộ truyền động đòi hỏi khắt khe.

Các biến thể xích con lăn đặc biệt dành cho môi trường đòi hỏi khắt khe

Xích con lăn bằng thép carbon tiêu chuẩn rất phù hợp cho hầu hết các ứng dụng công nghiệp nói chung, nhưng môi trường vận hành cụ thể yêu cầu các biến thể xích được thiết kế cho những điều kiện đó. Xích con lăn bằng thép không gỉ chống ăn mòn trong chế biến thực phẩm, sản xuất dược phẩm và môi trường biển nơi tiếp xúc với nước, hóa chất tẩy rửa hoặc độ ẩm cao sẽ nhanh chóng ăn mòn dây xích tiêu chuẩn. Xích mạ niken cung cấp khả năng chống ăn mòn trung gian với chi phí thấp hơn so với kết cấu hoàn toàn không gỉ và là lựa chọn thiết thực cho môi trường trong nhà có tính ăn mòn vừa phải.

Các ứng dụng ở nhiệt độ cao - chẳng hạn như xích băng tải chạy qua lò nướng, hầm xử lý hoặc môi trường xưởng đúc - yêu cầu xích được làm từ hợp kim chịu nhiệt với chất bôi trơn dạng màng rắn hoặc ống lót xốp thiêu kết được tẩm mỡ ở nhiệt độ cao, vì các loại dầu thông thường bị cacbon hóa và mất độ nhớt ở nhiệt độ cao. Xích tự bôi trơn sử dụng ống lót kim loại thiêu kết hoặc các thành phần polyme được thiết kế cho các ứng dụng mà việc bôi trơn bên ngoài là không thực tế, giúp giảm tần suất bảo trì trong khi vẫn duy trì tuổi thọ sử dụng có thể chấp nhận được dưới tải nhẹ đến trung bình. Việc chọn biến thể dây chuyền phù hợp với môi trường cũng quan trọng như việc chọn mức tải trọng phù hợp — một dây chuyền tiêu chuẩn được lắp đặt trong môi trường không phù hợp sẽ không thành công bất kể kích thước của nó có cẩn thận đến đâu.