Làm thế nào để tấm đồng than chì mang lại lợi ích bôi trơn lâu dài trong máy móc công nghiệp tải nặng?

Tổng quan - tại sao tấm đồng than chì được sử dụng để bôi trơn lâu dài

Tấm đồng than chì kết hợp ma trận đồng chịu lực với chất bôi trơn rắn phân tán (graphite) để tạo ra bề mặt trượt tự bôi trơn. Trong máy móc công nghiệp tải nặng—máy ép, máy đúc khuôn, băng tải lớn, cần cẩu—những tấm này làm giảm ma sát và mài mòn ở những nơi việc tuần hoàn dầu khó khăn hoặc không liên tục. Thiết kế này mang lại khả năng bôi trơn bền vững theo chế độ bôi trơn ranh giới và hỗn hợp, giảm thời gian ngừng hoạt động để tái bôi trơn, đồng thời chịu được va đập và chạy khô tạm thời có thể nhanh chóng làm hỏng các vòng bi phụ thuộc vào dầu.

Cơ chế bôi trơn bên trong tấm đồng than chì

Hành vi bôi trơn lâu dài phát sinh từ hai cơ chế hợp tác. Đầu tiên, than chì hoạt động như một chất bôi trơn rắn: cấu trúc tinh thể dạng phiến của nó dễ dàng cắt và tạo ra một lớp màng có độ cắt thấp ở bề mặt tiếp xúc. Thứ hai, ma trận bằng đồng chịu tải và mang lại sự ổn định về kích thước; nó đóng vai trò như một bể chứa để lộ than chì mới tại các vị trí bị mòn hoặc cho phép các hạt than chì di chuyển ở mức độ vi mô lên bề mặt khi chịu tải. Sự kết hợp này duy trì hệ số ma sát thấp ngay cả khi không có chất bôi trơn dạng lỏng hoặc không liên tục.

Cách duy trì bôi trơn trong suốt thời gian sử dụng

• Than chì nhúng tạo thành một lớp màng mờ trong quá trình trượt; than chì mới lộ ra dần dần khi bề mặt bị mòn.
• Các hạt than chì làm giảm sự mài mòn của chất kết dính và giảm nguy cơ bị kẹt khi khởi động khô hoặc mất chất bôi trơn.
• Ở nhiệt độ vừa phải, đồng sẽ dẫn nhiệt ra khỏi vùng tiếp xúc, bảo quản màng than chì.

Các biến thể sản xuất và ảnh hưởng của chúng đến hiệu suất lâu dài

Các tấm đồng than chì được sản xuất bằng các phương pháp khác nhau - chèn than chì được khoan và cắm, đúc khảm, luyện kim bột (đồng thiêu kết với các tạp chất than chì) hoặc liên kết khuếch tán. Phương pháp sản xuất kiểm soát kích thước/hình dạng hạt than chì, tỷ lệ thể tích, độ đồng đều phân bố và độ bền liên kết với đồng; những yếu tố này xác định mức độ ổn định của chất bôi trơn rắn được phân phối đến bề mặt trượt và cách tấm chống lại tải trọng cột và độ mỏi.

Cân nhắc sản xuất

• Phương pháp nút khảm/khoan tập trung than chì vào các túi—tốt cho việc bôi trơn cục bộ nhưng yêu cầu khoảng cách được thiết kế tốt để tránh tập trung ứng suất.
• Luyện kim bột mang lại sự phân bố than chì đồng nhất để bôi trơn ổn định, đồng đều trên bề mặt.
• Hoàn thiện bề mặt (gia công, mài giũa) và xử lý sau nhiệt ảnh hưởng đến tốc độ tiếp xúc với than chì và khả năng chống mỏi.

Lợi thế về hiệu suất trong các ứng dụng tải nặng

Các tấm đồng than chì mang lại một số lợi ích có thể đo lường được so với các ổ trục bằng đồng hoặc polyme trơn khi sử dụng dưới áp suất cao, tải trọng va đập hoặc khi việc tái bôi trơn tốn kém hoặc không thể thực hiện được. Chúng duy trì độ ma sát thấp trong các điều kiện biên, giảm nguy cơ mài mòn và co giật, cho phép khoảng thời gian bảo trì dài hơn và hoạt động đáng tin cậy ở nhiệt độ cao nơi mỡ bôi trơn có thể bị biến chất.

Các thông số thiết kế chi phối tuổi thọ bôi trơn

Các thông số chính cần xác định khi lựa chọn hoặc thiết kế các tấm đồng than chì bao gồm phần thể tích than chì, kích thước và hình dạng hạt than chì, độ dày tấm, loại hợp kim đồng, độ cứng bề mặt và sự hiện diện hay vắng mặt của các rãnh dầu. Các thông số này xác định tốc độ than chì được bổ sung ở bề mặt tiếp xúc, khả năng phân bổ tải trọng của tấm và khả năng chống nứt cạnh hoặc mỏi của nó dưới tải trọng tuần hoàn.

Danh sách kiểm tra lựa chọn cho các kỹ sư

• Chỉ định giới hạn áp suất bề mặt cho phép (MPa) và mục tiêu PV (áp suất × vận tốc) cho ứng dụng.
• Quyết định than chì đồng nhất và than chì bỏ túi tùy thuộc vào việc cần bôi trơn đồng đều liên tục hay bổ sung theo mục tiêu.
• Xác định nhu cầu chống ăn mòn—chọn ma trận đồng thiếc hoặc đồng nhôm dựa trên môi trường.
• Bao gồm dung sai hoàn thiện bề mặt và giá trị độ phẳng để đảm bảo tiếp xúc đều và tránh quá tải cục bộ.

Thực hành tốt nhất về lắp đặt và bảo trì

Lắp đặt đúng cách sẽ duy trì tuổi thọ bôi trơn. Các tấm phải được gắn phẳng, có mô-men xoắn chính xác trên ốc vít và mặt sau hoặc giá đỡ tương thích để tránh bị cong. Chiến lược bịt kín (để loại trừ các chất gây ô nhiễm lớn) và bôi trơn bổ sung (thỉnh thoảng thêm dầu mỡ nếu thực tế) giúp kéo dài tuổi thọ sử dụng. Việc kiểm tra theo lịch trình nên tập trung vào độ sâu mài mòn, sự thay đổi kết cấu bề mặt và bất kỳ dấu hiệu mỏi nào của đồng xung quanh các tạp chất than chì.

Danh sách kiểm tra và dịch vụ

• Đo độ sâu mòn: đặt ngưỡng thay thế (ví dụ: 0,5–1,0 mm tùy thuộc vào độ dày tấm).
• Kiểm tra tình trạng mô-men xoắn của dây buộc và tấm đệm sau mỗi khoảng thời gian bảo dưỡng.
• Kiểm tra tình trạng quá nhiệt cục bộ, tráng men hoặc mất lớp than chì cho thấy các điều kiện tiếp xúc bất thường.
• Ghi lại số giờ vận hành và chu kỳ làm việc để dự đoán tuổi thọ bôi trơn còn lại.

Giới hạn hiệu suất và thông số kỹ thuật điển hình

Mặc dù các tấm đồng than chì rất chắc chắn nhưng chúng không có giới hạn. Chỉ định áp suất bề mặt cho phép, tốc độ trượt và nhiệt độ vận hành. Hướng dẫn điển hình của nhà sản xuất bao gồm áp suất bề mặt tối đa trong khoảng từ hàng chục đến vài trăm MPa tùy thuộc vào hợp kim và thiết kế, giới hạn quang điện gắn với tốc độ bổ sung than chì và nhiệt độ liên tục tối đa trong đó than chì vẫn ổn định. Xác nhận những điều này với dữ liệu thử nghiệm của nhà cung cấp cho chu kỳ hoạt động dự kiến.

Các dạng lỗi phổ biến và hành động khắc phục

Các hư hỏng thuộc các loại có thể dự đoán được: hao mòn quá mức (mất vật liệu phẳng), nứt hoặc tách lớp cục bộ ở các túi than chì, nền ma trận bị ăn mòn yếu đi và quá nhiệt/kính ngăn cản sự chuyển dịch của than chì. Các biện pháp khắc phục bao gồm cải thiện độ cứng hỗ trợ, tăng hàm lượng than chì hoặc thay đổi phân bổ, thêm các rãnh dầu để bôi trơn bổ sung, chuyển ma trận hợp kim để chống ăn mòn tốt hơn hoặc giảm tốc độ/tải trọng vận hành.

Hướng dẫn khắc phục sự cố nhanh

• Nếu xuất hiện hiện tượng giật hoặc ma sát cao khi khởi động - hãy kiểm tra độ phẳng bề mặt và thêm chất bôi trơn bên ngoài tạm thời trong quá trình khởi động.
• Nếu các túi bị sứt mẻ hoặc nứt - hãy giảm khoảng cách giữa các túi hoặc chuyển sang phân bố đồng nhất để giảm mức tăng ứng suất.
• Nếu quan sát thấy hiện tượng ăn mòn - hãy đổi sang loại đồng có khả năng chống ăn mòn tốt hơn hoặc phủ lớp phủ bảo vệ lên các mặt không trượt.

Ví dụ ứng dụng và tóm tắt thông số kỹ thuật

Khuyến nghị cuối cùng cho các kỹ sư và đội bảo trì

Chỉ định các tấm đồng than chì với dữ liệu thử nghiệm của nhà cung cấp phù hợp với hồ sơ tải trọng, tốc độ và môi trường của bạn. Ưu tiên phân phối than chì đồng nhất để bôi trơn ổn định trong các vùng trượt dài và các thiết kế dạng túi nơi có đủ lượng bôi trơn mục tiêu. Đảm bảo gia công phù hợp, kiểm soát độ phẳng và khoảng thời gian kiểm tra có thể dự đoán được. Kết hợp với việc lắp đặt chính xác và kiểm tra dựa trên tình trạng, các tấm đồng than chì mang lại lợi thế bôi trơn lâu dài, đáng tin cậy trong máy móc công nghiệp tải nặng.