Vòng bi đệm đẩy máy làm gì và cách lựa chọn thiết kế phù hợp

Tấm nghiêng mang tải trọng dọc trục như thế nào

Ổ trục chặn có một nhiệm vụ chính: giữ rôto ở đúng vị trí trục của nó trong khi nó truyền lực từ các cánh quạt và các bộ phận cân bằng vào vỏ. Trong cách bố trí miếng đệm nghiêng, công việc đó được thực hiện bằng một vòng gồm các miếng đệm riêng lẻ đặt trên một vòng đệm cố định vào trục. Giữa vòng đệm và mỗi miếng đệm, một màng dầu mỏng được kéo thành hình nêm hội tụ khi vòng đệm quay. Áp suất trong màng đó hỗ trợ tải mà không tiếp xúc với kim loại.

Nguyên tắc làm việc đằng sau miếng đệm nghiêng

Quá trình lặp lại liên tục trong quá trình hoạt động. Mỗi bước phụ thuộc vào bước trước đó, đó là lý do tại sao những thay đổi nhỏ về lượng dầu cung cấp hoặc khe hở có thể có ảnh hưởng lớn đến hoạt động của ổ trục.

1. Vòng đệm quay và kéo dầu vào khe hở giữa mặt vòng đệm và mỗi miếng đệm.
2. Khe hở thu hẹp theo hướng quay, do đó áp suất tích tụ trong màng dầu.
3. Mỗi miếng đệm nghiêng nhẹ trên trục của nó cho đến khi đạt được một góc nêm ổn định.
4. Áp suất phân phối tải trọng dọc trục trên tất cả các miếng đệm thay vì tập trung vào một điểm.
5. Nhiệt sinh ra trong màng được mang đi bởi dầu liên tục chảy qua ổ trục.

Thiết kế cân bằng và không cân bằng

Hai họ bố trí tấm đệm nghiêng là phổ biến. Trong các thiết kế cân bằng, các liên kết cân bằng kết nối các miếng đệm để chúng chia sẻ tải thông qua cân bằng cơ học. trong một ổ đỡ lực đẩy không cân bằng , mỗi miếng đệm mang phần tải riêng và điều chỉnh độc lập trên trục của nó. Bảng dưới đây tóm tắt những khác biệt thực tế mà các kỹ sư thường cân nhắc trong quá trình lựa chọn.

Thông số kỹ thuật chính để lựa chọn hình dạng

Các bảng thông số kỹ thuật của vòng bi chặn có thể trông dày đặc nhưng chỉ có một vài giá trị dẫn đến hầu hết các quyết định. Kích thước cổ áo, tốc độ quay và lực đẩy dọc trục tối đa thiết lập đường bao cơ bản. Sau đó, số lượng miếng đệm và vật liệu sẽ xác định cách thức phong bì đó được vận chuyển đi sử dụng. Các phạm vi bên dưới phản ánh phạm vi điển hình được thấy trong các ứng dụng bơm ly tâm công nghiệp.

Vật liệu: Đế thép, lớp lót Babbitt và tuân thủ

Bản thân tấm đệm thường được làm bằng đế thép chắc chắn có khả năng chống biến dạng khi chịu tải. Các loại thép hợp kim được sử dụng rộng rãi khi cần cường độ cao, trong khi các hợp kim làm từ đồng được chọn khi có giá trị dẫn nhiệt tốt hơn. Bề mặt làm việc thường là lớp lót babbitt bằng thiếc. Babbitt đủ mềm để có thể nhúng các mảnh vụn nhỏ và phù hợp với những sai lệch nhỏ, giúp bảo vệ vòng đệm cứng hơn trong quá trình khởi động và tắt máy.

• Đế thép hợp kim: cường độ kết cấu cao dưới tải trọng trục nặng
• Đế bằng đồng: cải thiện khả năng truyền nhiệt ra khỏi màng
• Lớp lót Babbitt: embeddability and conformability during transient conditions
• Tuân thủ môi trường: hóa chất lót được ghi lại cho các dự án được quản lý

Nơi sử dụng vòng bi lực đẩy máy bơm

Thiết kế tấm đệm lực đẩy xuất hiện ở bất cứ nơi nào máy bơm tạo ra lực dọc trục đáng kể và cần được hỗ trợ ổn định, lâu dài. Nhu cầu của mỗi ứng dụng là khác nhau, vì vậy logic lựa chọn phải phản ánh bối cảnh của quy trình thay vì số danh mục chung.

Máy bơm nước cấp

Máy bơm nước cấp trong các nhà máy điện và nhà máy xử lý hoạt động ở áp suất cao và thường ở tốc độ cao. Họ gặp phải hiện tượng luân chuyển nhiệt thường xuyên trong quá trình khởi động và thay đổi tải. Vòng bi trong dịch vụ này phải chịu được sự thay đổi nhiệt độ mà không làm mất độ ổn định của màng và các đội bảo trì thường mong đợi khoảng thời gian dài giữa các lần kiểm tra.

Máy bơm cấp hạt nhân

Trong dịch vụ cấp hạt nhân, tài liệu và khả năng truy xuất nguồn gốc cũng quan trọng như hiệu suất cơ học. Vật liệu, kích thước, biên bản kiểm nghiệm phải được ghi chép đầy đủ, thiết kế phải đáp ứng yêu cầu nghiêm ngặt về chất lượng. Việc lựa chọn trong lĩnh vực này thường bắt đầu bằng các tiêu chuẩn chất lượng áp dụng cho nhà máy hơn là chỉ với đường cong của máy bơm.

Máy bơm ly tâm đa tầng

Máy bơm nhiều tầng, bao gồm các cấu hình vỏ tách rời thường được gọi bằng các ký hiệu như BB3 và BB5, các cánh quạt xếp nối tiếp. Mỗi giai đoạn sẽ cộng thêm lực dọc trục, do đó lực đẩy tổng hợp có thể trở nên lớn ngay cả khi các giai đoạn riêng lẻ có vẻ khiêm tốn. Thường cần một ổ trục đệm có đủ diện tích đệm và nguồn cung cấp dầu được thiết kế tốt để quản lý tải trọng kết hợp này một cách an toàn.

Dự án trang bị thêm và thay thế

Nhiều vòng bi lực đẩy được thay thế thay vì được thiết kế lại từ đầu. Công việc trang bị thêm phụ thuộc vào các phép đo chính xác của vỏ hiện có, kích thước vòng đệm và đường dẫn dầu. Khoảng thời gian tắt máy thường ngắn, do đó, gói dữ liệu hoàn chỉnh và quy trình kiểm tra mức độ phù hợp rõ ràng sẽ giảm nguy cơ chậm trễ. Trong những trường hợp này, việc khớp hình dạng ban đầu đồng thời cải thiện khả năng phân phối dầu có thể mang lại độ tin cậy đáng kể.

Đặc điểm thiết kế ảnh hưởng đến độ tin cậy

Hai vòng bi có cùng kích thước danh nghĩa có thể hoạt động rất khác nhau. Các chi tiết về phân phối dầu, hình dạng tấm đệm và độ vừa vặn của vỏ sẽ xác định cách thức hoạt động của màng trên toàn bộ phạm vi hoạt động. Các tính năng sau đây thường được sử dụng để đánh giá chất lượng của một thiết kế.

• Nguồn cấp dầu được đặt gần mép đầu của tấm đệm, để dầu mát tiếp cận màng trước khi được làm nóng
• Đường dẫn dầu rộng chống tắc nghẽn do các mảnh vụn nhỏ mang theo trong hệ thống bôi trơn
• Bố trí không có vòng đệm giúp giảm tổn thất điện năng và đơn giản hóa việc lắp ráp
• Tổn thất ma sát thấp hơn, giúp giữ nhiệt độ vận hành ổn định dưới tải nặng
• Giảm nhu cầu lưu lượng dầu, cho phép hệ thống bôi trơn nhỏ hơn và ít tốn kém hơn

Các thiết kế kết hợp các tính năng này có xu hướng thể hiện mức tăng nhiệt độ thấp hơn và hoạt động ổn định hơn khi tải hoặc tốc độ thay đổi. Ưu điểm đặc biệt đáng chú ý ở ổ đỡ lực đẩy nghiêng hoạt động gần giới hạn tải của nó, trong đó những tổn thất nhỏ về chất lượng phim có thể nhanh chóng trở thành vấn đề về nhiệt độ.

Hướng dẫn lựa chọn từng bước

Cách tiếp cận có cấu trúc sẽ tránh được những lỗi lựa chọn phổ biến nhất, chẳng hạn như chọn kích thước miếng đệm trước khi xác nhận lực đẩy hoặc chỉ định lớp lót mà không kiểm tra hệ thống bôi trơn. Sơ đồ dưới đây thể hiện thứ tự thực tế của các quyết định, theo sau là các ghi chú về nội dung của từng bước.

1. Xác định đường bao hoạt động. Ghi lại tốc độ, tải trọng trục bình thường và khó chịu, loại máy bơm và số cấp. Thiếu bất kỳ giá trị nào trong số này sẽ làm sai lệch mọi phép tính sau này.
2. Ước tính phạm vi lực đẩy. Bao gồm các điều kiện khởi động, nhất thời và ngoài thiết kế, không chỉ điểm làm việc danh nghĩa, bởi vì những trường hợp này thường đặt ra yêu cầu thực tế đối với ổ trục.
3. Chọn số lượng miếng đệm và kích thước cổ áo. Nhiều miếng đệm hơn thường cải thiện khả năng chia sẻ tải và độ ổn định, trong khi vòng cổ lớn hơn mang lại nhiều diện tích hơn cho màng nhưng tăng tốc độ bề mặt.
4. Chọn chất nền và lớp lót. Vật liệu cơ bản phải phù hợp với độ bền và nhu cầu truyền nhiệt, đồng thời cấp độ babbitt phải phù hợp với tải trọng, nhiệt độ và rủi ro ô nhiễm dự kiến.
5. Xác nhận hệ thống dầu. Ổ trục chỉ hoạt động tốt khi dầu được cung cấp cho nó, do đó, quá trình lọc, tốc độ dòng chảy và nhiệt độ cấp liệu phải được xác minh trước khi thiết kế hoàn tất.

Khi cần trang bị thêm, hãy thêm một lần kiểm tra nữa: so sánh vỏ ổ trục mới với vỏ và đường dẫn dầu hiện có. Ngay cả một sự khác biệt nhỏ về độ dày hoặc vị trí cổng cũng có thể gây ra các vấn đề về khớp hoặc dòng chảy mà việc khắc phục tốn kém sau khi lắp đặt.

Khắc phục sự cố các lỗi thường gặp

Các vấn đề về ổ trục lực đẩy hiếm khi xuất hiện mà không có cảnh báo. Xu hướng nhiệt độ, quang phổ rung động và tình trạng dầu thường cho thấy những thay đổi rất lâu trước khi hỏng hóc. Việc nhận biết sớm những mô hình này cho phép can thiệp theo kế hoạch thay vì sửa chữa khẩn cấp.

Rung động do tải trọng trục không cân bằng

Khi tải trọng trục không được chia đều trên các miếng đệm, một hoặc nhiều miếng đệm có thể chịu nhiều lực hơn thiết kế dự định. Điều này tạo ra một màng không ổn định và có thể biểu hiện dưới dạng độ rung cao ở tốc độ chạy hoặc ở mức hài. Kiểm tra cân bằng rôto, mômen bu lông vỏ và khe hở dọc trục thường là bước đầu tiên.

Quá nóng của miếng đệm lực đẩy

Nhiệt độ đệm tăng liên tục thường dẫn đến dòng dầu bị hạn chế, khe hở không chính xác hoặc tải quá mức. So sánh các kết quả đọc từ các miếng đệm riêng lẻ sẽ mang lại nhiều thông tin hơn so với việc chỉ xem mức trung bình, bởi vì một miếng đệm nóng duy nhất có thể tiết lộ vấn đề về nguồn cấp dữ liệu cục bộ.

Babbitt mòn và hư hỏng bề mặt

Bề mặt Babbitt có thể có vết xước, vết ố hoặc vết rỗ. Những vết này thường là dấu vết của các mảnh vụn trong dầu, một lớp màng quá mỏng trong quá trình khởi động hoặc dừng hoặc tiếp xúc do lệch trục. Kiểm tra bộ lọc dầu và xem xét các quy trình khởi động thường cho thấy nguyên nhân cốt lõi.

Chuẩn bị thông tin để báo giá chính xác

Các nhà cung cấp chỉ có thể đề xuất một thiết kế hợp lý khi họ nhận được thông tin vận hành đầy đủ. Dữ liệu không đầy đủ thường dẫn đến các giả định thận trọng làm tăng chi phí hoặc thời gian thực hiện. Gói dữ liệu rõ ràng sẽ rút ngắn thời gian đánh giá kỹ thuật và đưa ra đề xuất thực tế hơn.

1. Loại máy bơm, số cấp và tốc độ định mức
2. Giá trị lực đẩy dọc trục bình thường, tối đa và nhất thời
3. Bản vẽ ổ trục hoặc kích thước vỏ ổ trục hiện tại, nếu công trình là một sự thay thế
4. Chi tiết hệ thống bôi trơn, bao gồm loại dầu, tốc độ dòng chảy và nhiệt độ cấp liệu
5. Yêu cầu về chất lượng hoặc tài liệu áp dụng cho nhà máy

Câu hỏi thường gặp