Điều gì sẽ xảy ra với thiết bị công nghiệp nếu không có vòng bi tự bôi trơn?

Hãy tưởng tượng rằng nếu trục của một chiếc xe không có chất bôi trơn, nó sẽ hút thuốc và phá vỡ sau khi lái xe trong vài km; Hoặc nếu bản lề của một cánh cửa ở nhà bị rỉ sét và ré lên mỗi khi nó được mở và đóng - đây là "viêm khớp" của thế giới máy. Trong các nhà máy, hàng ngàn vòng bi thiết bị giống như "khớp" của máy móc. Một khi chúng không được bôi trơn đúng cách, hiệu quả sẽ giảm ở mức tốt nhất và thậm chí các vụ tai nạn dừng sản xuất sẽ xảy ra tồi tệ nhất.

Trong thập kỷ qua, ngành công nghiệp đã dựa vào các chất bôi trơn truyền thống để duy trì các "khớp" này, nhưng các vấn đề đã xuất hiện lần lượt: bảo trì làm đầy dầu gây ra sự tắt máy của thiết bị thường xuyên, ô nhiễm rò rỉ dầu làm cho sàn xưởng như một chai dầu bị lật và chất bôi trơn sẽ không hiệu quả dưới nhiệt độ cao và áp suất cao. Điều rắc rối hơn là trong môi trường khắc nghiệt như không gian và biển sâu, chất bôi trơn không được sử dụng.

Sự xuất hiện của Vòng bi tự bôi trơn tương đương với việc cài đặt "các khớp được bôi trơn vĩnh viễn" trên máy. Nó nhúng chất bôi trơn rắn vào kim loại như "viên nang năng lượng" vào thiết bị miễn phí khỏi sự phụ thuộc vào bôi trơn bên ngoài. Bài viết này sẽ sử dụng các trường hợp thực tế để tiết lộ loại tình trạng khó khăn nào mà nhà máy sẽ rơi vào mà không có công nghệ này - từ việc đốt hàng chục tỷ đồng nhân dân tệ hàng năm đến "lão hóa" sớm và loại bỏ thiết bị, và thậm chí khiến đất nước bỏ lỡ cơ hội phát triển sản xuất cao cấp.

1

Tần suất bảo trì thủ công tăng gấp đôi

l TRƯỜNG HỢP: Một dòng dập ô tô nhất định sử dụng vòng bi tay áo đồng truyền thống, cần phải dừng lại để bôi dầu hai lần mỗi ca (8 giờ), mỗi lần mất 35 phút, dẫn đến mất năng lực sản xuất hàng ngày là 18%. Nếu vòng bi tự bôi trơn được sử dụng thay thế, nó có thể chạy liên tục trong 72 giờ mà không cần bảo trì.

l Dữ liệu: Thống kê từ Hiệp hội bảo trì quốc tế cho thấy chi phí bảo trì vòng bi truyền thống chiếm 23% tổng chi phí thiết bị, gấp 4,7 lần giải pháp tự bôi trơn.

Tiêu thụ chất bôi trơn nằm ngoài tầm kiểm soát

l Tiêu thụ: Một thiết bị khai thác nặng duy nhất tiêu thụ 3,5 tấn dầu bôi trơn mỗi năm (trị giá 12.000 đô la), trong khi vòng bi tự bôi trơn có thể giảm 90%số tiền.

l Chi phí liên quan: Chi phí điều trị ô nhiễm mặt đất do rò rỉ chất bôi trơn gây ra cao tới 85 đô la/m2 (dữ liệu từ Cơ quan Bảo vệ Môi trường Châu Âu).

2. Sự sụp đổ độ tin cậy của thiết bị: Chế độ thất bại từ thay đổi định lượng sang thay đổi định tính

Khả năng chịu đựng điều kiện làm việc cực đoan giảm mạnh

l Lỗi nhiệt độ cao: Khi ổ trục kết nối của động cơ đốt trong ở 200 ° C, độ nhớt của dầu bôi trơn truyền thống giảm 80%và tốc độ hao mòn tăng lên 7 lần so với dung dịch tự bôi trơn.

l Tính nhiệt độ thấp: Khi các thiết bị nghiên cứu khoa học cực ở -50 ° C, sự hóa rắn của mỡ truyền thống gây ra sự gia tăng 300% trong mô-men xoắn bắt đầu, trong khi ổ trục tự bôi trơn dựa trên MOS₂ vẫn duy trì hệ số ma sát 0,08.

Tỷ lệ thất bại đột ngột tăng vọt

l So sánh dữ liệu: Khi giải pháp truyền thống được sử dụng cho vòng bi trục chính của tuabin gió, lỗi đột ngột trung bình hàng năm là 2,3 lần; Sau khi chuyển sang bôi trơn rắn, nó giảm xuống 0,2 lần (báo cáo DNV GL).

l Chi phí thất bại: Đột kích đột ngột của vòng bi nhà máy lăn trong các nhà máy thép có thể khiến toàn bộ dây chuyền sản xuất ngừng hoạt động trong 48 giờ, với tổn thất trực tiếp vượt quá 1,5 triệu đô la.

3. Trần nhà của quá trình sản xuất được củng cố: Nâng cấp công nghệ bị cản trở

Khả năng xử lý tốc độ cao bị hạn chế

l Tốc độ tắc nghẽn: Tốc độ tối đa của vòng bi cuộn thép truyền thống là 45.000 vòng / phút, trong khi vòng bi tự bôi trơn bằng gốm silicon nitride có thể đạt tới 120.000 vòng / phút, làm tăng hiệu quả khoan lỗ vi mô lên 400%.

l Sự xuống cấp chính xác: Khi một trục chính máy công cụ CNC không có công nghệ tự bôi trơn, sự gia tăng nhiệt độ sẽ làm cho dòng chảy trục tăng từ 2μM lên 8μm và độ chính xác xử lý giảm 3 cấp.

Tình huống khó xử xử lý vật liệu mới

l Trường hợp: Khi dập các vật liệu composite sợi carbon, chất bôi trơn truyền thống còn lại làm cho độ bền cắt xen kẽ giảm 27%, trong khi vòng bi bôi trơn rắn đạt được ô nhiễm không hình thành.

l Dữ liệu: Tuổi thọ của các khuôn đúc hợp kim nhôm đã giảm mạnh từ 150.000 khuôn xuống 40.000 khuôn do bôi trơn kém (dữ liệu sản xuất Tesla).

4. Rủi ro môi trường và an toàn đang tăng theo cấp số nhân

Ô nhiễm công nghiệp đang gia tăng

l Phát thải VOC: Khi máy ép phun sử dụng bôi trơn dầu khoáng, một đơn vị duy nhất phát ra 1,2kg benzen mỗi năm, trong khi dung dịch tự bôi trơn đạt được lượng khí thải bằng không (dữ liệu thử nghiệm EPA).

l Ô nhiễm kim loại nặng: Sự kết tủa chì của vòng bi hợp kim Babbitt dựa trên chì đạt 0,15mg/L, cao hơn 300 lần so với tiêu chuẩn nước uống.

Nguy cơ và vụ nổ nguy hiểm

l Trường hợp: Một nhà máy hóa học phát nổ do đánh lửa của hơi dầu bôi trơn, dẫn đến mất 23 triệu đô la. Vòng bi tự bôi trơn có thể loại bỏ những rủi ro như vậy.

l Dữ liệu: Trong số các đám cháy trong thiết bị tinh chế dầu, 31% là do hệ thống bôi trơn (thống kê NFPA).

5 . Sự suy giảm cấu trúc về khả năng cạnh tranh công nghiệp

Phân tích so sánh các công nghệ thay thế

Vòng bi do dầu truyền thống

l Nhược điểm: Thất bại dưới chân không/nhiệt độ cao ( ＞ 200 ℃), Chi phí bảo trì chiếm 35% chi phí vòng đời thiết bị

l Trường hợp: Do sự bay hơi của dầu bôi trơn, tuổi thọ thiết kế ban đầu của cánh tay robot của Trạm vũ trụ quốc tế chỉ là 2 năm

Dung dịch bôi trơn dầu mỡ

l Hạn chế: Việc loại bỏ mỡ ly tâm xảy ra khi tốc độ vượt quá 500.000 dn (đường kính trục mm × tốc độ RPM), trong khi vòng bi tự bôi trơn có thể chịu được 3 triệu dn giá trị dn

l Dữ liệu: Sau khi ổ trục lực kéo đường ray tốc độ cao được chuyển sang bôi trơn rắn, tốc độ hoạt động tối đa tăng từ 250km/h lên 380km/h

Bài học lịch sử và cảnh báo trong tương lai

l Tai nạn hạt nhân Fukushima ở Nhật Bản: Thất bại của hệ thống bôi trơn do sóng thần gây ra là một trong những nguyên nhân chính của cuộc khủng hoảng cốt lõi. Nếu vòng bi tự bôi trơn chống nước được sử dụng, có thể thu được nhiều thời gian làm mát hơn

l Boeing 787 Pin Fire: Điều tra cho thấy sự tích tụ của các chất bay hơi mỡ trong không gian hạn chế là một yếu tố hỗ trợ đốt cháy. Sau khi chuyển sang bôi trơn rắn, tỷ lệ thất bại của cùng loại được giảm xuống 0

Kết luận: Khoảng cách thế hệ công nghệ không thể đảo ngược

Hệ thống công nghiệp không có vòng bi tự bôi trơn sẽ rơi vào "sự phụ thuộc bôi trơn"-tiêu thụ 280 triệu tấn than tiêu chuẩn mỗi năm (dữ liệu IEA), mất vĩnh viễn 15-25 điểm phần trăm về hiệu quả thiết bị tổng thể (OEE) và mất vé vào các lĩnh vực sản xuất cao cấp như năng lượng mới và không gian hàng không. Đây không chỉ là một câu hỏi về lựa chọn tuyến kỹ thuật, mà còn là một bộ phận năng lực cốt lõi xác định liệu một quốc gia có thể tham gia vào cuộc cách mạng công nghiệp thứ tư.