Vật liệu kỹ thuật - Vòng bi thép ổ lăn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT TÀU THỦY Bộ môn: Cơ học – Vật liệu --- o0o --- TIỂU LUẬN MÔN HỌC VẬT LIỆU KỸ THUẬT TÊN SẢN PHẨM: VÒNG BI THÉP Ổ LĂN GVHD: Th.S Lê Văn Bình SVTH: LƯU ĐỨC XƠN MSSV:52130331 Lớp: 52CKOTO Nha Trang, tháng7 năm 2011 1)Tên vật liệu:ổ lăn Vật liệu:thép ổ lăn Mở đầu:như chúng ta đã biết,vật liệu có một ứng dụng rất to lớn trong đơi sống hằng ngày.ngay từ thời xa xưa thì loài người đã biết sử dụng rất nhiều vật liệu khác nhau để làm công cụ như:rìu đá,nồi đồng,kiếm thép... Để phục vụ cho nhu cầu hằng ngày ,với tính năng sử dụng các loại vật liệu đó ngày càng cao hơn.Trong cuộc sống ngày nay,nhu cầu về sữ dụng vật liệu là rất lớn và đòi hỏi các vật liệu phải có nhiều tính chất khác nhau để đáp ứng nhu cầu sử dụng trong các lĩnh vực công nghiệp,khoa học,đời sống...Trong các lĩnh vực này,một trong số các vật liệu quan trọng nhất đó là vật liệu thép.vật liệu thép được phát hiện khá sớm,va được ứng dụng rất nhiều trong cuôc sống chúng ta hiên nay.Vòng bi là một trong những sản phẩm được chế tạo từ vật liệu thép. Người cổ xưa đã dùng lực để đẩy hoặc kéo một vật nặng qua một đoạn đường dài trong cuộc sống sinh tồn của mình.Họ dùng một phương pháp khá đơn giản, đó là dùng bùn và nước.Sau đó việc phát minh ra ổ lăn thay vì chuyển động trượt nay ít mất công sức hơn với chuyển động lăn tròn.va từ đó ,ổ lăn đã góp phần giảm sức lao động và tăng năng suất việc làm. Ứng dụng trong thực tế:ổ lăn bao lâu nay đã quá gắn bó với cuộc sống con người.Đây là sản phẩm không thể thiếu trong các thiết bi máy móc từ thô sơ đến máy móc hiện đại.và ổ lăn được coi là trái tim của tất cả các ứng dụng sử dụng trục quay nói riêng và động cơ nói chung. Vòng bi được sử dụng rộng rãi trong Động cơ điện, Hộp giảm tốc, các Xe cơ giới, các máy Cán thép, Nghiền xi măng, Máy nén khí, Xay xát lúa gạo, các hệ thống băng tải… Khả năng thích nghi,thay thế: ổ lăn có khả năng thích nghi rât lớn,bơi vì vòng bi có những đặc tính rất đăc biệt như:khả năng làm giảm ma sát cao,khả năng chịu lực,chống an mòn cao,nên nó được sử dụng khá rộng rải trong cuộc sống chúng ta hiện nay.và ổ lăn chiếm một số lượng lớn trong các máy móc hiện nay. Ưu điểm của ổ lăn:+ Ma sát nhỏ (ổ bi:f=0,00012~0,0015, ổ đũa: f=0,002~0,006)+ Chăm sóc và bôi trơn đơn giản+ Kích thước chiều rộng nhỏ+ Mức độ tiêu chuẩn hóa cao, giá thành rẻ.- Nhược điểm:+ Kích thước hướng kính lớn+ Lắp ghép tương đối khó khăn+ Làm việc có nhiều tiếng ồn, khả năng giảm chấn kém Ký hiệu sản phẩm,TCVN(tiêu chuẩn việt nam) về ổ lăn: Ký hiệu ổ lăn: Theo TCVN 3776-83,Ổ lăn được ký hiệu như sau: Hai số đầu tiên từ bên phải ký hiệu đường kính vòng trong d và có giá trị d/5 nếu d ³ 20mm. Nếu d < 20mm thì ký hiệu như sau: d = 10mm ký hiệu 00 d = 12mm ký hiệu 01 d = 15mm ký hiệu 02 d = 17mm ký hiệu 03 Chữ thứ 3 từ bên phải ký hiệu cỡ ổ: 8,9 – siêu nhẹ 1,7 – đặc biệt nhẹ 2,5 – nhẹ 6 – trung 4 – nặng Chữ số thứ tư từ phải sang biểu thị loại ổ: 0 – ổ bi đỡ một dãy 1 – ổ bi đỡ lồng cầu một dãy 2 – ổ đũa trụ ngắn đỡ 3 – ổ đũa lồng cầu hai dãy 4 – ổ kim 5 – ổ đũa trụ xoắn 6 – ổ bi đỡ chặn 7 – ổ đũa côn 8 – ổ bi chặn 9 – ổ đũa chặn Số thứ 5 và 6 từ bên phải sang biểu thị đặc điểm kết cấu Số thứ 7 ký hiệu loạt chiều rộng ổ QĐ 2176/QĐ-BKHCN về việc công bố 17 tiêu chuẩn quốc gia sau:   1. TCVN 1481:2009 Ổ lăn. Ổ bi và ổ đũa. Kích thước cơ bản 2. TCVN 1484:2009 Ổ lăn. Yêu cầu kỹ thuật 3. TCVN 1505:2009 Ổ lăn. Đũa kim 4. TCVN 1506:2009 Ổ lăn. Ổ kim đỡ một dãy. Loạt kích thước 40 5. TCVN 3776:2009 Ổ bi và ổ đũa. Hệ thống ký hiệu quy ước 6. TCVN 8028-1:2009 ISO 14728-1:2004 Ổ lăn. Ổ lăn chuyển động tịnh tiến. Phần 1: Tải trọng động danh định và tuổi thọ danh định 7. TCVN 8028-2:2009 ISO 14728-2:2004 Ổ lăn. Ổ lăn chuyển động tịnh tiến. Phần 2: Tải trọng tĩnh danh định 8. TCVN 8029:2009 ISO 76:2006 Ổ lăn. Tải trọng tĩnh danh định 9. TCVN 8030:2009 ISO 3096:1996 Ổ lăn. Đũa kim. Kích thước và dung sai 10. TCVN 8031:2009 ISO 1206:2001 Ổ lăn. Ổ đũa kim loạt kích thước 48, 49 và 69. Kích thước bao và dung sai 11. TCVN 8032:2009 ISO 3245:2007 Ổ lăn. Ổ đũa kim gia công áp lực không có vòng trong. Kích thước bao và dung sai 12. TCVN 8033:2009 ISO 15:1998 Ổ lăn. Ổ lăn đỡ. Kích thước bao, bản vẽ chung 13. TCVN 8034:2009 ISO 104:2002 Ổ lăn. Ổ lăn chặn. Kích thước bao, bản vẽ chung 14. TCVN 8035:2009 ISO 492:2002 Ổ lăn. Ổ lăn đỡ. Dung sai 15. TCVN 8036:2009 ISO 199:2005 Ổ lăn. Ổ lăn chặn. Dung sai 16. TCVN 8037:2009 ISO 10317:1992 Ổ lăn. Ổ đũa côn hệ mét. Hệ thống ký hiệu 17. TCVN 8038:2009 ISO 246:2007 Ổ lăn. Ổ trụ có vòng chặn tách rời. Kích thước bao Kí hiệu Tiêu chuẩn nhật:  JIS G4805 2.Cấu trúc, tổ chức của vật liệu dùng để chế tạo vòng bi:   Phần lớn vật liệu làm vòng bi là loại thép có tỷ lệ Carbon hợp kim cao, thường sử dụng là thép ШХ15СГ, ШХ15СГ, ШХ20СГ SUJ2; IIIX15; AISI 52100. Một trong các yếu tố quyết định tuổi thọ của vòng bi là độ sạch và độ tinh khiết của thép. Sở dĩ thép SUJ2 ; IIIX15; ASSI 52100 là loại thép được đánh giá cao là bởi vì nó được chế tạo theo một quy trình mà ở đó chất lượng được giám sát rất nghiêm ngặt, như thế sẽ loại bỏ được các thành phần phi kim và các loại chất bẩn khác.           Thành phần hợp kim chủ yếu trong thép chế tạo vòng bi là Crom(Cr) và mangan(Mn), hai nguyên tố này kết hợp với sắt tạo thành các hợp kim làm tăng độ thấm tôi và cơ tính của thép. Vật liệu chế tạo vòng trong, vòng ngoài và con lăn thường là thép có hàm lượng cacbon khoảng ,Vòng ổ có độ rắn đến 6064HRC, viên lăn có độ rắn 62 66 HRC. Vòng cách của ổ được chế tạo bằng vật liệu giảm ma sát như thép ít cacbon, tếch tô lít, đuy ra, đồng thau, đồng thanh và một số loại nhựa đặc biệt có pha sợi thủy tinh. Ví dụ như mác thép GCr15: Mác thép C Si Mn P S Cr Ni GCr15 0.95 ~ 1.05 0.15 ~ 0.35 0.25 ~ 0.45 £ 0.25 £ 0.25 1.40 ~ 1.65 £ 0.30 3.cấu tạo ổ lăn: Hình 8.1 Cấu tạo ổ lăn Trong ổ lăn, tải trọng từ trục trước khi truyền đến gối trục phải qua các con lăn. Nhờ các con lăn nên ma sát sinh ra trong ổ là ma sát lăn. Ổ lăn gồm 4 bộ phận : 1- Vòng ngoài 2- Vòng trong 3- Con lăn 4- Vòng cách -Vòng trong và vòng ngoài thường có rãnh, vòng trong lắp với ngõng trục, vòng ngoài lắp với gối trục (vỏ máy, thân máy. .) -Con lăn có thể là bi hoặc đũa, lăn trên rãnh lăn. Rãnh có tác dụng làm giảm bớt ứng suất tiếp xúc của con lăn, hạn chế con lăn di chuyển dọc trục. -Vòng cách có tác dụng phân bố đều các con lăn, không cho các con lăn tiếp xúc nhau. Phân loại: Tuỳ theo khả năng chịu tải, có các loại: + Ổ đỡ, là ổ chỉ có khả năng chịu lực hướng tâm và một phần nhỏ lực dọc trục (Hình 8.2, a, b, d, h). + Ổ đỡ chặn, là ổ vừa có khả năng chịu lực hướng tâm, vừa có khả năng chịu lực dọc trục (Hình 8.2, c, e). + Ổ chặn, là ổ chỉ có khả năng chịu lực dọc trục (Hình 8.2, j, k). _ Theo hình dạng của con lăn trong ổ, chia ra: + Ổ bi, con lăn có dạng hình cầu (Hình 8.2, a, b, c). + Ổ côn, con lăn có dạng hình nón cụt (Hình 8.2, e). + Ổ đũa, con lăn có dạng hình trụ ngắn (Hình 8.2, d). + Ổ kim, con lăn có dạng hình trụ dài (Hình 8.2, h). _ Theo khả năng tự lựa của ổ, chia ra: + Ổ lòng cầu, mặt trong của vòng ngoài là mặt cầu, ổ có khả năng tự lựa hướng tâm. Khi trục bị biến dạng, uốn cong, ổ sẽ lựa theo để làm việc bình thường (Hình 8.2, b, g). + Ổ tự lựa dọc trục (Hình 8.2, d), ổ có khả năng tự lựa theo phương dọc trục. Khi trục bị biến dạng, dãn dài thêm một lượng, ổ sẽ lựa theo để làm việc bình thường. Hình 8.2 Các loại ổ lăn _ Theo số dãy con lăn trong ổ, chia ra: + Ổ có 01 dãy con lăn (Hình 8.2, a, d). + Ổ có hai dãy con lăn (Hình 8.2, b, g). + Ổ bi có nhiều dãy con lăn. Số dãy con lăn tăng lên, khả năng tải của ổ cũng tăng. Giới thiệu các loại ổ lăn chính - Ổ bi đỡ một dãy (Hình 8.2, a). Loại này được chế tạo với số lượng rất lớn, giá thành tương đối rẻ so với các loại khác. Ổ chịu được lực hướng tâm là chính. Có thể chịu được một ít lực dọc trục, bằng 70% lực hướng tâm chưa dùng đến. - Ổ bi lòng cầu hai dãy (Hình 8.2, b). lọai này cho phép trục xoay một góc lớn đến 30. Khả năng tải lớn hơn ổ bi đỡ một dãy có cùng kích thước d. Chịu được lực hướng tâm là chính. Chịu được một ít lực dọc trục, bằng 20% lực hướng tâm chưa dùng đến. - Ổ đũa trụ ngắn một dãy (Hình 8.2, d). Ổ chỉ chịu được lực hướng tâm. Hầu như không chịu lực dọc trục, Khả năng tải lớn hơn ổ bi đỡ một dãy có cùng kích thước d, gấp khoảng 1,7 lần. - Ổ bi đỡ chặn một dãy (Hình 8.2, c). Ổ chịu được lực hướng tâm và cả lực dọc trục. Khả năng tải lớn hơn ổ bi đỡ một dãy có cùng kích thước d, gấp khoảng 1,4 lần. Ổ được chế tạo với các giá trị góc α = 120, 260 và 360. - Ổ côn đỡ chặn một dãy (Hình 8.2, e). Ổ chịu được lực hướng tâm và cả lực dọc trục. Khả năng tải lớn hơn ổ bi đỡ một dãy có cùng kích thước d. Ổ được chế tạo thành hai nhóm với các giá trị góc α = 100 ÷ 160 và α = 250 ÷ 300. - Ổ bi chặn một dãy (Hình 8.2, j, k). Ổ chỉ chịu được lực dọc trục. Hầu như không chịu được lực hướng tâm. Khi làm việc với số vòng quay lớn, lực ly tâm làm ổ mòn rất nhanh. . Độ chính xác chế tạo ổ lăn -Theo TCVN 4175- 85 quy định 5 cấp chính xác của ổ lăn: cấp 0, cấp 6, Cấp 0 là cấp chính xác bình thường, cấp 5, Cấp 6 có độ chính xác cao hơn, cấp 4, Cấp 2 có độ chính xác cao nhất. cấp 2. _ Các ổ lăn thường dùng trong hộp giảm tốc có cấp chính xác 0, trường hợp số vòng quay của trục quá lớn hoặc yêu cầu độ chính xác đồng tâm của trục cao, có thể dùng ổ lăn cấp chính xác 6. _ Ổ lăn là chi tiết máy được tiêu chuẩn hóa cao, khi thiết kế chúng ta chỉ tính chọn kiểu ổ, cỡ ổ lăn và cấp chính xác của ổ, không cần quy định dung sai cho ổ. Biết ký hiệu của ổ lăn chúng ta sẽ biết dung sai của ổ, do đó không cần ghi ký hiệu dung sai của ổ lăn trên bản vẽ lắp. 4.Quy trình tạo ra ổ lăn Quy trình làm vòng trong ,vòng ngoài 4.1.chế tạo vòng bi thô: Thoạt đầu,thỏi thép được nung nóng bằng điện,sau đó các đoạn thép được cắt dập bằng máy và tạo thành các vành trong vành ngoài.lúc này,chúng đang là 2 loại vòng tách rời nhau.những hình dạng tiếp theo được tạo ra bằng phương pháp rèn nóng 4.2.tiên vành: Vòng trong và vòng ngoài đều được gia công bằng máy tiện. Nguyên công tiện tạo ra hình dáng, kích thước cơ bản của vòng bạc ngoài và bạc trong của vòng bi. Sản phẩm của nguyên công tiện đều được kiểm tra bằng thiết bị đo có thang đo độ chính xác 1/1000 Các mặt cạnh ngoài được mài trước,sau đó là khâu tiên lỏi,vạt cạnh và tiện rảnh bi.các khâu tiên vành ngoài tương tự. Sau khi đươc kiểm tra,người ta đánh giá phân loại vòng bi sau đó chuyển tới công đoạn tiếp theo 4.3.xử lý nhiệt: Do vòng trong và vòng ngoài làm việc với áp lực lớn và chúng liên tục phải chịu đựng các chuyên động quay,vì vậy chúng phải chịu được sự mài mòn.nên chúng được xử lý qua một quá trình gọi là tôi,sau đó được làm nguội nhanh.để tăng tính chịu mài mòn,người ta Ram được tiến hành ở nhiệt độ 150 độ C 4.4.mài: Mài vành bi ngoài,trước tiên mặt cạnh được mài để làm chuẩn cho công đoạn tiếp theo.mặt cạnh vòng bi được mài chính xác tới 90o so với bề mặt đã được mài.sau đó mài rảnh bi với độ nhẵn như mặt ngoài.vòng bi trong được mài tương tự. Quy trình làm viên bi 1. Nguyên liệu: sử dụng để sản xuất viên bi là thép chất lượng cao như IIIX6, IIIX9 hoặc IIIX15 được cấp ở dạng dây. Sau đó dập ra các viên bi hình cầu theo khuôn dập trên máy dập tự động. 2. Mài dũa bavia:            Phôi sau khi dập xong. Để loại bỏ bavia sử dụng máy mài dũa bavia để mài dũa via viên bi. Quá trình cắt được tạo ra do bộ dụng cụ có độ cứng cao 60 ~ 62 HRC. 3.Xử lý nhiệt.           Quá trình nhiệt luyện viên bi còn quan trọng hơn quá trình nhiệt luyên vòng bạc trong và vòng bạc ngoài. Tiêu chuẩn độ cứng của viên bi đạt từ 60~64 HRC. 4. Mài viên bi.           Độ chính xác của viên bi là rất cao, sai số hình dáng < 0.1µm, sai số kích thước  trong một nhóm là 1µm độ bóng bề mặt Ra=0.020. Vì vậy quá trình mài viên bi trải qua nhiều công đoạn: Mài thô; nghiền bóng… 5. Phân nhóm kích thước viên bi:           Theo tiêu chuẩn lắp ráp vòng bi thì sai lệch kích thước của các viên bi trong một nhóm là rất nhỏ.Vì vậy viên bi được phân nhón bằng máy phân nhóm viên bi. 6. Hoàn thành:           Cuối cùng viên bi được khử từ, rửa sạch, chống rỉ rồi đóng gói và chuyển đi lắp ráp. 5.Nhiệt luyện: Nhiệt luyện là một phương pháp tác động nhiệt độ lên vật chất,nhằm làm thay đổi cấu trúc chất rắn,đôi khi tác động làm thay đổi thành phần hóa học,đặc tính vật liệu. Phương pháp nhiệt luyện: Thép được tôi bề mặt bằng dòng cao tần tới nhiệt độ 840-860 độ C, giữ nhiệt khoảng trên 45 giây sau đó làm nguội băng nước. Sau nhiệt luyện thép đạt được độ cứng bề mặt không dưới 61HRC, độ cứng trong lõi khoảng 37-42 HRC.Đối với thép ШХ15 và ШХ15СГ, để đạt được độ cứng cao, nâng cao khả năng chống mài mòn, độ bền mỏi, thép được tôi và ram thấp. Phụ thuộc vào thành phần (mác thép) và độ dầy của vòng bi mà thép được nhiệt luyện khác nhau.Thép ШХ15 (1%C, 0.17%Si, 0.30%Mn, 1.48%Cr) được dung để chế tạo bi với đường kính đến 15mm, vòng bi với độ dầy đến 14mm.Phương pháp nhiệt luyện: Thép được nung nóng đến 830-860 độ C, giữ nhiệt khoảng 23-55 phút, sau đó làm nguội trong nước. Ram được tiến hành ở nhiệt độ 150 độ C, sau đó làm nguội trong không khí.Thép ШХ15СГ (1%C, 0.52%Si, 1.1%Mn, 1.48%Cr) được dung để chế tạo bi với đường kính đến 50mm, vòng bi với kích thước lớn, độ dầy có thể lên đến 20-30 mm.Phương pháp nhiệt luyện: Thép được nung nóng đến 820-845 độ C, giữ nhiệt khoảng 45-100 phút, sau đó làm nguội trong dầu. Ram được tiến hành ở nhiệt độ 150 độ C, sau đó làm nguội trong không khí 6.phương pháp đánh giá sản phẩm vật liệu: Mỗi vòng bi đều trải qua một loạt các kiểm tra tốt ngiệp trước khi xuất xưởng,độ chính xác,độ bền phải đạt hoặc vượt chỉ tiêu đã quy định.hoạt động của chúng phải đạt một sự đồng đều nhất định.mức độ tiếng động phải thấp với các tiêu chuẩn đã định.mọi khâu kiểm tra được tiến hành kỉ càng,nhằm đảm bảo tiêu chuẩn cao nhất về chất lượng và độ ổn định . Cách kiểm tra vòng bi Khi kiểm tra một vòng bi trong thời gian kiểm tra bảo dưỡng định kỳ thiết bị, kiểm tra vận hành, hay thay thế các bộ phận thiết bị, cần xác định tình trạng vòng bi để xem có tiếp tục hoạt động nữa hay không. Nên ghi lại các thông số kiểm tra vòng bi khi tháo. Sau khi lấy mẫu mỡ và đo lượng mỡ dư thừa thì tiến hành vệ sinh vòng bi. Tiếp tục kiểm tra có hay không những hư hỏng bất thường đối với vòng giữ bi, bề mặt lắp lỗ trong vòng bi, bề mặt bi, bề mặt rãnh bi. Xem phần 6 quan sát vết chạy trên bề mặt rãnh bi. Khi đánh giá có hay không sử dụng lại vòng bi, cần theo các điểm đánh giá sau: mức độ hư hỏng vòng bi, sự làm việc của máy, mức độ quan trọng của máy, điều kiện vận hành, tần suất kiểm tra bảo dưỡng. Nếu kiểm tra phát hiện vòng bi có những hư hỏng bất thường thì cố gắng xác định được nguyên nhân và cách khắc phục (xem phần 7) và tiến hành sự khắc phục. Nếu khi kiểm tra phát hiện bất cứ hư hỏng nào mà thấy không thể sử dụng lại thì vòng bi cần phải thay mới. (1) Nứt hay vỡ vòng giữ bi, các viên bi và ca trong. (2) Sự tróc vảy của các viên bi hay rãnh lăn. (3) Bị xước, tạo vết khía trên các viên bi, tạo bề mặt gờ trên rãnh lăn. (4) Sự mài mòn vòng giữ bi hay lỏng các đnh tán. (5) Tạo vết rạn nứt hay gỉ sét trên các viên bi hoặc rãnh lăn. (6) Có các vết lõm trên các viên bi hoặc rãnh lăn. (7) Sự rão của các bề mặt ngoài ca ngoài hay lỗ ca trong. (8) Sự biến màu do nhiệt. (9) Các vòng làm kín bị hư hỏng hay vòng làm kín mỡ của vòng bi. 7. Chống ăn mòn và bảo vệ vật liệu; bảo hành sản phẩm. Khi một vòng bi bị hư hỏng trong quá trình vận hành, sẽ dẫn đến toàn bộ máy hoặc thiết bị hư hỏng. Một khi vòng bi bị hư hỏng sớm hay gây ra các sự cố không mong muốn thì điều quan trọng là có thể xác định và dự đoán được các hư hỏng trước khi xử lý, để từ đó có các hành động khắc phục kịp thời. Thông thường, kiểm tra vòng bi hay buồng gối đỡ có thể xác định được nguyên nhân gây ra hư hỏng. Các nguyên nhân phổ biến gây ra hư hỏng vòng bi là bôi trơn kém, tháo lắp sai, lựa chọn vòng bi không đúng, tìm hiểu về trục và buồng gối đỡ chưa kỹ càng. Nguyên nhân cũng có thể xác định bằng cách xem xét sự vận hành của vòng bi trước khi nó hư hỏng, phân tích tình trạng bôi trơn và tình trạng lắp đặt và quan sát cẩn thận các vòng bi hư hỏng. Một số trường hợp vòng bi bị hư hỏng một cách nhanh chóng, tuy nhiên sự hư hỏng sớm này khác với sự hư hỏng do mỏi do sự tróc vảy. Các hư hỏng vòng bi được chia và phân loại thành 2 loại hư hỏng: hư hỏng sớm vòng bi và hư hỏng tự nhiên do mỏi khi có sự tiếp xúc kim loại.  Bảo quản tốt Vòng bi, nếu còn nguyên bao bì đóng gói ban đầu của nhà sản xuất, có thể được lưu kho trong tình trạng tốt trong nhiều năm trong điều kiện môi trường bảo quản sạch, không bụi bẩn, độ ẩm thấp, tránh nơi va chạm và có chấn động. Tránh cất giữ vòng bi trực tiếp trên sàn.Đối với vòng bi lớn nên đặt nằm và được đỡ các phía của vòng trong và ngoài. Nếu đặt ở vị trí đứng, trọng lượng của các vòng và các viên bi có thể gây ra méo cục bõ do các vòng này có thành mỏng. Độ sạch của các vòng bi là hết sức quan trọng. Tất cả vòng bi phải được bảo quản sạch sẽ. Khi bị nhiễm bẫn và có sự ăn mòn sẽ dẫn đến làm ngắn tuổi thọ của bất cứ vòng bi nào.Người sử dụng nên chú ý khi bảo quản loại vòng bi có nắp đậy kín trong khoảng thời gian dài. Tính chất bôi trơn của mỡ được sử dụng để điền vào các vòng bi có thể làm vòng bi bị hỏng do làm rơi rớt vòng bi dễ dàng khi vận chuyển. 7.1 Sử dụng vòng bi 7.1.a Các lưu ý khi xử lý vòng bi Vòng bi là bộ phận máy có độ chính xác cao nên phải xử lý hết sức cẩn thận. Ngoài ra để đảm bảo sự vận hành trơn tru và tuổi thọ như mong đợi, vòng bi cần phải sử dụng hợp lý. Dưới đây là các lưu ý chính khi xử lý vòng bi: (1) Giữ vòng bi và khu vưc xung quanh nơi đặt vòng bi sạch sẽ: chất bẩn hay bụi bẩn thạm chí không nhìn thấy được bằng mắt thường đều ảnh hưởng có hại cho vòng bi. Vì vậy luôn giữ vòng bi và môi trường xung quanh sạch sẽ để tránh sự xâm nhập của bụi bẩn. (2) Cẩn thận khi thao tác với vòng bi: các chấn động mạnh trong suốt quá trình thao tác có thể gây xước hay làm phá hỏng vòng bi. Tác động mạnh có thể gây vỡ hay nứt. (3) Sử dụng các dụng cụ hợp lý. (4) Ngăn ngừa sự ăn mòn: mồ hôi từ tay cầm hay các chất bẩn khác có thể gây ăn mòn vòng bi. Do đó cần giữ tay sạch hoặc đeo găng tay nếu có thể khi xử lý vòng bi.  7.1b Lắp đặt vòng bi Việc lắp đặt vòng bi ảnh hưởng đến độ chính xác, tuổi thọ và sự hoạt động về sau. Đề nghị lắp vòng bi theo các bước sau đây: (1) Vệ sinh vòng bi và các bộ phận xung quanh (2) Kiểm tra kích thước và tình trạng các bộ phận liên quan (3) Tiến hành theo quy trình lắp (4) Kiểm tra lần cuối xem vòng bi đã được lắp hợp lý chưa (5) Cung cấp đúng loại và đủ lượng chất bôi trơn Hầu hết các vòng bi quay cùng trục, nên phương pháp lắp thường là lắp chặt trục với vòng trong của bi và có khe hở giữa vòng ngoài vòng bi với lỗ thân gối đỡ. 7.1c Kiểm tra khi vận hành Sau khi lắp đăt xong vòng bi, công việc quan trọng là chạy thử operating test. Bảng 2.1 dưới đây liệt kê các phương pháp chạy thử và hướng dẫn ở bảng 2.2 cách xử lý các sự cố đối với các từng trường hợp hư hỏng.  Bảng 2.1: Các phương pháp kiểm tra chạy thử Cỡ máy Quy trình chạy thử Kiểm tra tình trạng vòng bi Máy cỡ nhỏ Vận hành bằng tay: Quay thử trục bằng tay. Nếu quay trơn tru thì tiến hành chạy máy. Chạy không trơn tru Chạy có sự gián đoạn (bị nứt, vỡ hoặc lõm). Mômen quay không đều (lỗi lắp ráp) Mômen quay quá mức (lỗi lắp ráp hay khe hở hướng kính bên trong không đủ) Chạy máy bằng máy dẫn động: ban đầu chạy ở tốc độ chậm không tải, sau đó từ từ tăng tốc và mang tải tới khi đạt tới tốc độ thiết kế. Kiểm tra tiếng ồn bất thường. Kiểm tra nhiệt độ tăng bất thường. Rò rỉ chất bôi trơn. Sự biến màu. Máy lớn Vận hành không tải: mở điện và cho máy chạy chậm. Tắt máy để máy chạy quán tính cho đến khi ngừng hẳn. Nếu không có vấn đề bất thường xảy ra thì cho chạy thử có tải Rung động Tiếng ồn, v.v… Chạy máy bằng máy dẫn động: giống với máy cỡ nhỏ. Giống trường hợp máy cỡ nhỏ. Bảng 2.2: Nguyên nhân và cách khắc phục cho một số vận hành bất thường Bất thường Nguyên nhân Khắc phục Tiếng ồn lạ Tiếng ồn lớn của kim loại Tải bất thường Chế độ lắp, khe hở trong, tải đặt trước, vị trí vai thân gối không hợp lý. Lắp ráp sai Độ chính xác gia công và độ đồng tâm trục với lỗ gối và độ chính xác lắp ráp chưa hợp lý. Bôi trơn không đủ hoặc không đúng Bổ sung chất bôi trơn hay lựa chọn chất bôi trơn khác Cọ xát của các chi tiết quay Thay đổi thiết kế vòng làm khuất khúc Tiếng ồn lớn đều Vết nứt, ăn mòn hay vết xước trên rãnh lăn Thay mới hay làm sạch vòng bi cẩn thận, cải thiện sự làm kín và sử dụng chất bôi trơn sạch Có vết lõm Thay mới vòng bi cẩn thận Sự tróc vảy trên rãnh lăn Thay mới vòng bi Tiếng ồn lớn không đều Khe hở quá mức Thay đổi chế độ lắp, khe hở và tải đặt trước. Sự thâm nhập phần tử bên ngoài Thay mới hay làm sạch vòng bi cẩn thận, cải thiện sự làm kín và sử dụng chất bôi trơn sạch Có vết nứt hoặc tạo vảy trên các viên bi. Thay mới vòng bi Nhiệt độ tăng bất thường Bôi trơn quá mức Giảm lượng chất bôi trơn và lựa chọn loại mỡ rắn hơn Chất bôi trơn không đúng hay không đủ Bổ sung chất bôi trơn hay lựa chọn chất bôi trơn tốt hơn Tải bất thường Chế độ lắp, khe hở trong, tải đặt trước, vị trí vai thân gối không hợp lý. Lỗi lắp ráp Độ chính xác gia công và độ đồng tâm trục với lỗ gối và độ chính xác lắp ráp chưa hợp lý. Sự ma sát với vòng làm kín hay mặt lắp gép bị trờn. Làm kín hợp lý, thay mới vòng bi, chế độ lắp và phương pháp lắp hợp lý Rung động Có vết lõm Thay mới vòng bi cẩn thận Sự tạo vảy Thay mới vòng bi Lỗi lắp ráp Đảm bảo độ vuông góc giữa trục và vai lỗ gối Sự thâm nhập phần tử bên ngoài Thay mới hay làm sạch vòng bi cẩn thận, cải thiện sự làm kín và sử dụng chất bôi trơn sạch Sự rò rỉ hay biến màu chất bôi trơn Quá nhiều chất bôi trơn. Sự thâm nhập phần tử bên ngoài hay các hạt mài Giảm lượng chất bôi trơn và lựa chọn loại mỡ rắn hơn. Thay vòng bi hay chất bôi trơn. Vệ sinh buồng gối và các bộ phận bên trong. 7.2. Bảo dưỡng vòng bi  Vòng bi cần phải kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ đảm bảo sự vận hành với tuổi thọ tối đa. Có các phương pháp kiểm tra sau: (1) Kiểm tra khi đang chạy Xác định chu kỳ thời gian thay mới vòng bi và định kỳ bổ sung chất bôi trơn, kiểm tra tính chất dầu bôi trơn và các thông số vận hành như nhiệt độ vận hành, độ rung, tiếng ồn. (tham khảo thêm phần 4). (2) Kiểm tra vòng bi Kiểm tra vòng bi thật kỹ trong suốt thời gian dừng máy kiểm tra và thay mới các chi tiết máy định kỳ. Kiểm tra tình trạng rãnh bi. Nếu xác định có hư hỏng thì quyết định sử dụng lại hoặc nên được thay mới (tham khảo thêm phần 5). 7.3. Các thông số vận hành vòng bi  Các thông số vận hành chính của vòng bi là: tiếng ồn, rung động, nhiệt độ và tình trạng chất bôi trơn. Mời tham khảo bảng 2.2 nếu phát hiện có bất cứ sự bất thường nào khi vận hành. 7.3a Tiếng ồn của vòng bi Trong suốt quá trình vận hành, sử dụng thiết bị theo dõi âm thanh để đo âm lượng và đặc tính của tiếng ồn khi vòng bi quay. Có thể phân biệt các hư hỏng của vòng bi như sự tróc vảy dựa trên đặc tính bất thường của tiếng ồn. 7.3.b Rung động ở vòng bi Những bất thường của vòng bi có thể được phân tích bằng cách đo rung động của một máy đang chạy. Một thiết bị phân tích biểu đồ tần số dạng phổ được sử dụng để đo độ lớn của rung động và sự phân bố của các tần số. Các kết quả kiểm tra có thể xác định được các nguyên nhân của các bất thường của vòng bi. Các dữ liệu đo được thay đổi theo điều kiện vận hành của vòng bi và vị trí đo rung động. Vì thế cần xác định các tiêu chuẩn đánh giá cho mỗi máy được đo. Việc theo dõi những bất thường về rung động từ vòng bi trong suốt thời gian vận hành là rất hữu ích trong việc bảo trì. 7.3c Nhiệt độ vòng bi Nói chung, nhiệt độ vòng bi có thể dự tính được từ nhiệt độ đo được bên ngoài vỏ của gối đỡ, mà còn có thể đo trực tiếp từ vòng ngoài của vòng bi bằng một đầu đo đi xuyên qua một lỗ dầu trên vỏ gối. Thông thường nhiệt độ vòng bi tăng lên từ từ sau khi khởi động máy đến khi chạy ổn định sau khoảng 1-2 tiếng đồng hồ. Nhiệt độ vòng bi khi chạy ổn định phụ thuộc vào tải, tốc độ quay và đặc tính truyền nhiệt của máy. Sự bôi trơn không đủ hay lắp ráp không đúng có thể gây ra nhiệt độ ổ bi tăng nhanh chóng. Những trường hợp như vậy cần tạm thời ngừng và có biện pháp khắc phục. 7.3.d Ảnh hưởng của sự bôi trơn Mục đích chính của sự bôi trơn là giảm ma sát và giảm sự mài mòn bên trong vòng bi tránh hư hỏng sớm vòng bi. Chất bôi trơn cung cấpnhững ưu điểm sau: (1) Giảm ma sát và mài mòn: màng dầu giúp giảm ma sát, sự mài mòn và ngăn ngừa sự tiếp xúc trực tiếp của các chi tiết kim loại như bi, vòng trong, vòng ngoài và vòng giữ bi. (2) Kéo dài tuổi thọ mỏi của kim loại: phụ thuộc vào độ nhớt và độ dày của màng dầu giữa các bề mặt tiếp xúc. Màng dầu càng dày sẽ giúp kéo dài tuổi thọ mỏi, và nếu độ nhớt thấp sẽ dẫn đến màng dầu nhỏ và nếu độ nhớt quá thấp sẽ dẫn đến không đủ tạo màng dầu. (3) Giảm sự sinh nhiệt do ma sát và tác dụng làm mát: Sự tuần hoàn dầu bôi trơn giúp đưa nhiệt sinh ra do ma sát ra khỏi gối nhằm ngăn ngừa vòng bi quá nhiệt và dầu bị biên chất. (4) Có tác dụng làm kín và ngăn ngừa gỉ sét: sự bôi trơn đủ cũng giúp ngăn tạp chất xâm nhập từ bên ngoài vào vòng bi và bảo vệ nó chống lại sự ăn mòn và gỉ sét. 7.3e Lựa chọn chất bôi trơn Có hai phương pháp chính bôi trơn vòng bi: bôi trơn bằng mỡ và bôi trơn bằng dầu. Lựa chọn phương pháp nào phụ thuộc điều kiện và mục đích sử dụng để đạt được sự vận hành tốt nhất của vòng bi. Bảng so sánh giữa hai kiểu bôi trơn Bảng 4.1 Nội dung Bôi trơn bằng mỡ Bôi trơn bằng dầu Kết cấu buồng ổ và phương pháp làm kín Đơn giản Phức tạp hơn. Đòi hỏi bảo trì cẩn thận hơn Tốc độ Tốc độ giới hạn: 65%~80% tốc độ của bôi trơn bằng dầu Hiệu quả làm mát Kém Truyền nhiệt là có thể sử dụng bôi trơn cưỡng bức tuần hoàn Độ lỏng Kém Tốt Thay mới Một vài trường hợp khó khăn Dễ dàng Loại chất bẩn Không thể Dễ dàng Nhiễm bẩn bên ngoài do rò rỉ Hiếm khi nhiễm bẩn bởi rò rỉ Thường rò rỉ. Không thích hợp nếu đòi hỏi tránh nhiễm bẩn từ bên ngoài. Mối quan hệ giữa nhiệt độ và độ nhớt (1) Bôi trơn bằng mỡ: Mỡ là một chất bôi trơn với thành phần cơ bản là dầu và các phụ gia. Khi lựa chọn mỡ, chú ý sự phù hợp với điều kiện sử dụng của mỡ. Xem ví dụ về độ đặc của mỡ và nơi sử dụng bảng 4.2: Độ đặc của mỡ #0 #1 #2 #3 #4 Độ đặc (1/10mm) 355~385 310~340 265~295 220~250 175~205 Ứng dụng Cung cấp mỡ tập trung Cung cấp mỡ tập trung Nhiệt độ thấp Loại mỡ thông thường Loại mỡ thông thường, nhiệt độ cao Nhiệt độ cao Nơi dễ xảy ra ăn mòn Nơi dễ xảy ra ăn mòn vòng bi có vòng bịt kín vòng bi có vòng bịt kín Nơi mỡ sử dụng để làm kín (2) Bôi trơn bằng dầu: Có nhiều phương pháp bôi trơn bằng dầu khác nhau: bể dầu, bôi trơn nhỏ giọt, kiểu vung tóe, bôi trơn tuần hoàn, phun sương và phun dạng khí. Phương pháp này sử dụng cho thiết bị tốc độ cao và nhiệt độ cao. Bôi trơn bằng dầu đặc biệt hiệu quả trong những trường hợp phải lấy nhiệt ra khỏi vị trí bôi trơn. Chú ý lựa chọn dầu có độ nhớt phù hợp với nhiệt độ vận hành của vòng bi. Nói chung, dầu có độ nhớt thấp sử dụng cho thiết bị tốc độ cao, còn thiết bị tải nặng thì dùng loại dầu có độ nhớt cao. Đối với ứng dụng thông thường thì khoảng độ nhớt thay đổi theo nhiệt độ vận hành ở bảng 4.3. Ngoài ra bảng 4.1 cho thấy mối quan hệ giữa nhiệt độ và độ nhớt của dầu bôi trơn. Xem ví dụ về lựa chọn dầu bôi trơn cho các điều kiện vận hành khác nhau ở Bảng 4.4. Bảng 4.3 Độ nhớt yêu cầu cho các loại vòng bi Loại vòng bi Độ nhớt ở nhiệt độ vận hành vòng bi cầu vòng bi đũa trụ >=13 mm2/s vòng bi đũa kim vòng bi đũa trụ >=20 mm2/s vòng bi chặn đũa trụ >=32 mm2/s Ghi chú: 1 mm2/s = 1 cSt (Centi-Stokes) Bảng 4.4 Nhiệt độ vận hành Tốc độ Tải nhẹ và bình thường Tải nặng và mạnh -30~0oC Dưới tốc độ tới hạn ISO VG 15, 22, 32 (dầu cho máy lạnh) - -0~50oC Dưới 50% tốc độ tới hạn ISO VG 32, 46, 68 (dầu cho ổ đỡ, tuốcbin) ISO VG 46, 68, 100 (dầu cho ổ đỡ, tuốcbin) Ở khoảng 50% đến 100% tốc độ tới hạn ISO VG 15, 22, 32 (dầu cho ổ đỡ) ISO VG 22, 32, 46 (dầu cho ổ đỡ, tuốcbin) Trên tốc độ tới hạn ISO VG 10, 15, 22 (dầu cho ổ đỡ) - 50~80oC Dưới 50% tốc độ tới hạn ISO VG 100, 150, 220 (dầu cho ổ đỡ) ISO VG 150, 220, 320 (dầu cho ổ đỡ) Ở khoảng 50% đến 100% tốc độ tới hạn ISO VG 46, 68, 100 (dầu cho ổ đỡ, tuốcbin) ISO VG 68, 100, 150 (dầu cho ổ đỡ, tuốcbin) Trên tốc độ tới hạn ISO VG 32, 46, 68 (dầu cho ổ đỡ, tuốcbin) - 80~110oC Dưới 50% tốc độ tới hạn ISO VG 320, 460 (dầu cho ổ đỡ) ISO VG 460, 680 (dầu cho ổ đỡ, hộp số) Ở khoảng 50% đến 100% tốc độ tới hạn ISO VG 150, 220 (dầu cho ổ đỡ) ISO VG 220, 320 (dầu cho ổ đỡ) Trên tốc độ tới hạn ISO VG 68, 100 (dầu cho ổ đỡ, tuốcbin) - Ghi chú: Tốc độ giới hạn sử dụng trong bảng trên dựa theo bảng tra kích trước vòng bi của NSK. 4.1 Bổ sung và thay mới chất bôi trơn (1) Bổ sung định kỳ: Dù sử dụng loại mỡ chất lượng cao thì tính chất của nó cũng bị giảm theo thời gian, vì vậy đòi hỏi thay mới định kỳ. Hình 4.2 (1) và (2) cho thấy tần suất bổ sung dầu đối với từng loại vòng bi ở tốc độ khác nhau. Bảng này áp dụng cho loại mỡ dầu khoáng xà phòng lithium chất lượng cao, nhiệt độ vòng bi 70oC và tải bình thường (P/C=0.1). Ghi chú P: tải trọng cân bằng; C: Tải trọng cơ bản. - Nhiệt độ: nếu nhiệt độ vòng bi vượt quá 70oC, tần suất bổ sung dầu được giảm một nửa cho mỗi 15oC tăng lên. - Mỡ: đối với trường hợp vòng bi cầu, tần suất thay đổi phụ thuộc vào loại mỡ sử dụng. (ví dụ đối với mỡ dầu tổng hợp xà phòng lithium chất lượng cao có thể tăng tần suất lên 2 lần). - Tải trọng: Tần suất bổ sung phụ thuộc độ lớn của tải trọng vòng bi. Xem bảng 4.2 (3). (2) Tần suất thay dầu: Tần suất thay dầu phụ thuộc điều kiện vận hành và số lượng dầu. Nói chung, đối với nhiệt độ vạn hành dưới 50oC và môi trường sạch, tần suất thay thế là 1 năm. Nếu nhiệt độ dầu trên 100oC, thì nên thay dầu ít nhất 3 tháng một lần. Bảng 4.2: Tần suất bổ sung mỡ 8.Giải quyết rác thải sau sử dụng. Rác thải thép la một vấn đề khá nan giải.Sau khi sử dụng,một số lượng lớn vòng bi được thải ra.vấn đề đặt ra ở đây chính la xử lý những rac thải vong bi này.một số loại rac thải vòng bi,chung ta có thể đem tái sử dụng cho những chi tiết máy không cần độ chính xác cao,ví dụ như:bánh xe bò,bánh xe cải tiến. Một số nữa.thì ta đem đi tái chế: Năm 2009, sản lượng sản xuất thép trong nước đạt 9,6 triệu tấn, trong số này có gần 3 triệu tấn được sản xuất bằng công nghệ lò hồ quang điện. 2% chất thải được sinh ra dưới hình thức bụi, chứa trung bình 40% sắt (tỷ lệ này dao động từ 20 đến 50% tùy theo nhà máy thép, tương ứng 24.000 tấn thép trên toàn bộ các nhà máy thép ở Việt Nam). Với giá bán trung bình mỗi tấn thép khoảng 11 triệu đồng, tổn thất sinh ra từ bụi lên đến 15 triệu USD mỗi năm. Theo đánh giá của Tổng công ty Thép Việt Nam, tổng lượng bụi thép sinh ra ở Việt Nam được ước lượng là khoảng 70.000 tấn vào năm 2010 và sẽ đạt mức 100.000 tấn vào năm 2011. Đây là chất thải dạng bụi có chứa sắt (khoảng 40%) và các nguyên tố khác được sinh ra trong quá trình luyện thép. Bụi thép này được xếp vào loại chất thải độc hại (vì sự hiện diện của dioxines và nguy cơ thẩm thấu vào môi trường của các kim loại nặng) và bị cấm xuất khẩu theo công ước Bale. Hiện nay, Việt Nam chưa có các giải pháp cho việc xử lý và tái chế các loại bụi thép và chưa có bất kỳ một công nghệ nào liên quan đến việc xử lý này được đưa vào sử dụng. Một thực tế, tại nhiều khu công nghiệp và những nơi có nhà máy thép, việc gây ô nhiễm môi trường luôn là câu chuyện nóng. Mới đây tại khu công nghiệp Hòa Khánh (Đà Nẵng), trước yêu cầu quyết liệt của người dân, các ngành hữu quan đã đưa đoàn kiểm tra đến đo đạc tại 9 lò nấu luyện phôi thép cho thấy nồng độ các chất độc hại vượt tiêu chuẩn nhiều lần, hơi chì có nơi vượt 65.500 lần; bụi kẽm: 7,91 mg/m3, đồng 0,03 mg/m3, sắt 0,05 mg/m3...nếu Việt Nam áp dụng công nghệ OxIndus để xử lý và tái chế các loại bụi thép thì sẽ giảm được ô nhiễm môi trường. Theo đó, công nghệ này giúp giải quyết vấn đề bụi thép sinh ra từ lò hồ quang điện, gồm có hai quy trình: Quy trình tái chế hoàn toàn bụi thép (quy trình Black Line) triển khai tại nhà máy thép, tập trung ở khâu trộn bụi thép với các chất phụ gia và tái tuần hoàn vào lò hồ quang cho phép thu hồi lượng sắt hao hụt, nâng cao hàm lượng các kim loại có giá trị (kẽm) chứa trong bụi, giảm phát thải các khí độc hại và thu hồi được một loại bụi mới, giàu kẽm và chứa rất ít sắt. 9.đề xuất: - Trong nhiều năm qua, sản xuất vòng bi ở Việt Nam đã được quan tâm hơn và đạt được những bước tiến quan trọng. Chất lượng và chủng loại vòng bi do Việt Nam sản xuất đã cao hơn, đa dạng hơn, đáp ứng được nhu cầu trong nước và một số sản phẩm đã được thị trường thế giới biết đến, tin tưởng. Hy vọng trong thời gian tới, Việt Nam sẽ có thêm nhiều sản phẩm vong bi chất lượng tốt, số lượng ổn định,không những được người việt nam tin dùng và còn được xuất khẩu đi các nước trên thế giới, tạo thêm nhiều nguồn thu và nhiều công ăn việc làm cho lực lượng lao động trong nước. trong tương lai không xa,bằng trí óc ,công nghệ hiện đại,con người sẽ tạo ra nhiều vật liệu mới,đáp ứng mọi yêu cầu của sản phẩm.nó sẽ thay thế cho những vật liệu chưa thực sư đạt hiệu quả cao.ví dụ như tìm ra một loại vật liệu vòng bi mà không bị bào mòn,hay có thể chế tạo loại vòng bi có hệ số ma sát siêu nhỏ,không sinh nhiệt khi vận hành…vv.bằng khả năng sáng tạo,luôn học tập để phát triển một nước việt nam từ môt nước nông nghiệp sang một nước có nền công nghiệp phát triển nhất nhì thế giới. kết luận: Qua bài tiểu luận này,đã giúp em có được them những kiến thức,hiểu biết them về vật liệu nói chung và vật liệu thép làm ổ lăn nói riêng.đã giúp em rèn luyện thêm một số kỉ năng về soạn thảo,trình bày,cách tìm tài liệu.và chúng em có một sự nhìn nhận mới về sử dụng vật liệu,các sản phẩm từ những vật liệu.đăc biệt là vật liệu thép,các thành phần cũng như cấu tạo của chúng,qua đó em cũng biết được lợi ích cũng như tầm quan trọng của nó trong cuộc sống. Em xin chân thành cảm ơn thầy đã giúp em hoàn thành bài tiểu luân này!