Bạc thuỷ động học – Hydrodynamic Bearing

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN

Thanh Sơn biên dịch từ

KINGSBURY, Inc.

The Best Support In The Business

Trong mỗi giây đang diễn ra hàng ngày tất cả các máy móc trên khắp thế giới đang hoạt động để cung cấp các sản phẩm phục vụ nhu cầu của chúng ta. Những máy này đang được đỡ tốt bởi những ổ bạc đỡ. Nếu một máy bị ngừng, thì những áp lực trong việc phục hồi sự cố là rất lớn. Những hướng dẫn này sẽ hỗ trợ trong việc khắc phục những sự cố liên quan đến ổ bạc, với những kiến thức nền tảng về ổ bạc thiết kế kiểu thủy động lực học và các kiểu hư hỏng thường gặp.

GIỚI THIỆU

Bạc có tác dụng đỡ trục quay có thể phân ra thành 4 loại cơ bản:

Bạc lăn (rolling contact) – tải được đỡ trên các bi cầu và bi đũa.

Thủy tĩnh (hydrostatic) – tải được đỡ bởi lưu chất cao áp.

Thủy động (hydrodynamic) – tải được đỡ bởi màng dầu bôi trơn.

Từ tính – tải được đỡ bởi từ trường.

Image Hosting by PictureTrail.com

Trong các bài viết này, chủ yếu thông tin về loại bạc thủy động lực học, các miếng bạc có trụ xoay tự lựa này sử dụng dầu như một chất bôi trơn.

LỊCH SỬ

Trong những năm cuối thập kỷ 1880, có nhiều cuộc thử nghiệm về cách bôi trơn cho bề mặt bạc. Ý tưởng về việc “nổi” (floating) tải trên một màng dầu được nhóm thử nghiệm của Beauchamp Tower và công trình lý thuyết của Osborne Reynolds.

Ổ BẠC CHẶN CÓ TRỤ XOAY TỰ LỰA (pivoted shoe thrust bearings) (hình 1)

Image Hosting by PictureTrail.com

Hình 1: Ổ bạc chặn thuỷ động học có trụ xoay tự lựa




Image Hosting by PictureTrail.com

Hình 2: Ổ bạc đỡ thuỷ động học có trụ xoay tự lựa

ỨNG DỤNG ĐẦU TIÊN

Năm 1912, Albert Kingsbury ký hợp đồng với công ty Pennsylvania Water and Power để ứng dụng thiết kế của ông vào nhà máy thủy điện ở Holtwood. Việc sử dụng bạc lăn đòi hỏi thời gian ngừng máy lớn hơn (nhiều lần trong năm) cho việc kiểm tra, sửa chữa và thay mới. Loại ổ bạc chặn thủy động lưng bạc có trụ tự lựa được lắp đặt cho tổ máy số 5 vào ngày 22 tháng 6 năm 1912. Khi khởi động tổ máy ở 12.000 KW, bạc bị phá hủy. Khi phân tích các nguyên nhân hư hỏng, tập trung vào vấn đề dung sai và được khắc phục theo yều cầu để đưa máy vào hoạt động. Sau khi sửa chữa đĩa chặn hợp lý và lắp đặt bạc, máy đã chạy liên tục ở điều kiện tốt. Như là sự đền đáp xứng đáng cho người thiết kế ra nó, một ổ bạc đã chạy 75 năm với sự mài mòn không đáng kể ở tải 220 tấn, được thiết kế bởi ASME vào 27 tháng 6 năm 1987, đây được xem là cột mốc lịch sử của kỹ thuật cơ khí thế giới.

Ổ BẠC ĐỠ (JOURNAL BEARING)

Ổ bạc đỡ thủy động dạng trụ là loại ổ bạc thủy động cơ bản nhất. Nó có bề mặt lỗ trong hình trụ với các rãnh bôi trơn theo phương dọc trục. Loại bạc này cho khả năng chịu tải cao, thiết kế dạng kết khối đơn giản, quay theo cả hai chiều và dễ dàng sản xuất. Tuy nhiên, khi mà tốc độ thiết kế của máy móc càng tăng, thì loại bạc này có những hạn chế đó là hiện tượng dầu xoáy cuộn. Dầu xoáy cuộn (oil whirl) là không mong muốn vì biên độ rung động, lực và chu kỳ ứng suất cao khi tác động lên trục, lên bạc và máy.

Với nỗ lực ngăn chặn và loại bỏ dầu xoáy đã có những kết quả nghiên cứu bước đầu với nhiều loại bạc với kiểu thiết kế hình học khác nhau, bằng cách sửa đổi các hình dạng của lỗ trong của bạc. Lỗ trong của bạc với nhiều hình dạng khác nhau: kiểu trái chanh lemon, kiểu “đập áp lực” pressure dam, dạng thùy lobed và rất nhiều dạng bạc khác. Khái niệm bạc có trụ xoay tự lựa (pivoted shoe) được áp dụng lần đầu tiên cho loại bạc đỡ (journal bearing) cách đây 65 năm. Các thử nghiệm và ứng dụng mở rộng đã chứng minh loại bạc đỡ có trụ xoay tự lựa hiệu quả nhất trong việc loại bỏ hiện tượng dầu xoáy cuộn.

NHỮNG ỨNG DỤNG TIÊU BIỂU

Lịch sử phát triển đã chứng minh loại bạc thủy động có trụ xoay tự lựa mang lại lợi ích lớn. Bạc càng nhỏ hơn, rẻ hơn, yêu cầu bảo trì ít, tuổi thọ kéo dài hơn và hiệu quả hơn. Màng dầu cũng tạo ra nhiều lợi ích trong khả năng hấp thụ shock và cho phép giảm các chấn động như một thông số thiết kế để kiểm soát rung động. Với những lợi ích to lớn đó cho phép thiết kế để sử dụng rộng rãi cho nhiều ứng dụng khác nhau. Quả thực, với phát minh này đã tạo ra khả năng phát triển các máy và tàu thủy công nghệ cao như ngày hôm nay.

CÁC ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP

Nhà máy thủy điện
Tuabin thủy lực
Tua bin hơi
Tuabin khí
Bơm hút bùn
Bơm nước nồi hơi
Quạt tốc độ cao
Máy nén ly tâm
Mô tơ điện
Bơm giếng sâu
Bơm dầu
Bơm nước làm mát
Thiết bị tinh chế bột giấy
Máy tua bin nén khí
Thiết bị gia nhiệt không khí
Máy nghiền đá
Máy ép đùn

CÁC ỨNG DỤNG TRONG NGÀNH TÀU BIỂN

Ngõng trục chân vịt tàu
Trục chân vịt tàu
Cụm tuabin phát điện
Hộp giảm tốc chính
Ly hợp Bơm các loại
Quạt Máy phụ trợ

Hình 3: Ổ bạc tổ hợp đỡ – chặn thuỷ động học có trụ xoay tự lựa

Image Hosting by PictureTrail.com

Gửi phản hồi

Mời bạn điền thông tin vào ô dưới đây hoặc kích vào một biểu tượng để đăng nhập:

WordPress.com Logo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản WordPress.com Log Out / Thay đổi )

Twitter picture

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Twitter Log Out / Thay đổi )

Facebook photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Facebook Log Out / Thay đổi )

Google+ photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Google+ Log Out / Thay đổi )

Connecting to %s