Ứng dụng bạc phi kim trong bơm trục đứng

02/10/2019 - Thứ Tư - 09:46 Lượt xem: 192

Bạc phi kim có thể không phải là câu trả lời tốt nhất trong mọi trường hợp, nhưng nó đã trở thành lựa chọn tối ưu trong nhiều ứng dụng bạc trên toàn thế giới. Nhìn chung, sản phẩm bạc phi kim với công nghệ tự bôi trơn thân thiện với môi trường, giúp loại bỏ mọi nguy cơ gây ra ô nhiễm do dầu mỡ có thể gây ra.

Tìm hiểu các vấn đề liên quan đến bạc ứng dụng cho bơm trục đứng nói chung và bạc phi kim nói riêng.

Về vật liệu

Vật liệu phi kim bao gồm cao su, cao su tổng hợp, nhựa, vật liệu từ than chì, gốm kĩ thuật và gỗ.

XL, SXL và Composite (GM2401) là các cấp bạc nhựa của Thordon có tuổi thọ cao, ma sát thấp, giúp giảm mô-men khởi động và có khả năng khởi động khô (đối với cấp bạc SXL). Khả năng khởi động khô này loại bỏ được yêu cầu dùng bơm mồi bôi trơn tiền khởi động và những hỏng hóc có thể xảy ra khi dòng chảy bôi trơn bị gián đoạn. Các cấp bạc nhựa đàn hồi của Thordon hoạt động rất tốt trong môi trường nước bẩn và khi có xung lực. Với khả năng đàn hồi, dễ dàng khôi phục lại hình dạng ban đầu khi chịu tác động của xung lực hoặc biến dạng cục bộ tạm thời để cho phép các hạt mài mòn đi qua. Ngoài ra, với độ dai của vật liệu, sẽ mang lại khả năng chịu mài mòn vượt trội.

Mặc dù các cấp bạc nhựa đàn hồi nói trên có khả năng làm việc bền bỉ trong các ứng dụng chúng đảm nhiệm, tuy nhiên vẫn có các giới hạn về kỹ thuật, chẳng hạn như trong các ứng dụng có môi trường nhiệt độ cao và yêu cầu áp suất vượt qua khả năng chịu đựng của vật liệu. Để giải quyết vấn đề này, Thorplas ra đời, Thorplas đã mở rộng đáng kể phạm vi ứng dụng bạc của Thordon trong khi vẫn duy trì được các đặc tính nổi bật và độ bền cao như các cấp bạc nhựa đàn hồi khác mang lại.

Về thiết kế

Khi lựa chọn bạc cho một ứng dụng, có nhiều khía cạnh về bạc và thiết kế bơm cần được xem xét. Bạc trong bơm trục đứng là một bộ phận cơ khí quan trọng tạo thành cấu trúc cơ bản hỗ trợ cho hệ dẫn động của trục chính bơm đến cánh bơm. Hệ thống này cần được tính toán, thiết kế và lựa chọn vật liệu, xem xét tất cả các khía cạnh cơ học để đảm bảo được hiệu suất tổng thể và tuổi thọ hoạt động lâu dài của bơm.

Nếu thiết kế bơm mà các điều kiện vận hành không được nghiên cứu cẩn thận, các ổ bạc - các liên kết yếu trong kết cấu sẽ bị sự cố trước khi các bộ phận khác trong bơm bị ảnh hưởng theo. Vì vậy cần phải xem xét cẩn trọng và lựa chọn vật liệu phù hợp nhất cho từng ứng dụng.

Bơm trục đứng với các vị trí ứng dng bạc.

Các yêu cầu về bạc

L/D (tỉ lệ chiều dài bạc /đường kính bạc)

Với bạc phi kim có tỷ lệ L/D điển hình nằm trong khoảng từ 1 đến 1,5 là phù hợp. Giá trị độ cứng của bạc ứng dụng cho hầu hết các kích cỡ trục bơm phổ biến tương đương như bạc kim loại trên quan điểm động lực học của trục theo phương thẳng đứng.

Tải trọng lên bạc

Nhìn chung tải trọng lên bạc của bơm trục đứng rất khó phân tích. Nó thường khá nhẹ, việc bố trí ổn định các ổ dẫn trục mới là vấn đề đáng kể. Mặc dù tốc độ bơm thông thường không đủ cao để dẫn đến các hiệu ứng mất ổn định nghiêm trọng, cái mà có thể tác động đến tuổi thọ bạc.

Tính ổn định

Thành trong ổ bạc được xẻ rãnh sẽ có xu hướng phát triển các lực hướng tâm và áp lực nhẹ lên thành bạc có thể gây ra từ việc tăng dung sai trong quá trình lắp ráp. Đối với tình huống này, việc tính toán bù dung sai có thể cải thiện sự ổn định khi hoạt động.

Khe hở làm việc của bạc

Khe hở của bạc phải đủ để cho phép trục chạy tự do nhưng không lớn đến mức làm ảnh hưởng đến các cơ cấu cơ khí quan trọng đỡ trục. Khe hở làm việc thông thường sẽ là 0,0015 mm/ 1 mm đường kính trục với giá trị tối thiểu 0,08 mm. Trong trường hợp bạc phi kim, phải xem xét đến dung sai giãn nở do hấp thụ chất lỏng và dung sai giãn nở do nhiệt. Các đại lượng này, mặc dù nhỏ đối với một số vật liệu, nhưng phải được xem xét và có thể được giảm thiểu bằng cách giảm độ dày thành bạc xuống giá trị nhỏ nhất có thể. Trong mọi trường hợp, động lực học của bơm sẽ phụ thuộc vào việc tính toán chính xác khe hở làm việc giữa trục và ổ bạc.

Bề mặt trục

Các vật liệu trục/áo trục bơm tiêu chuẩn như thép không gỉ 400 hoặc 300 sẽ hoạt động tốt với các loại bạc này. Đối với các ứng dụng trong nước mặn hoặc nước lợ, thép không gỉ loại 300 hoặc thép không rỉ Duplex cho khả năng chống ăn mòn tốt hơn. Nếu có hàm lượng hạt mài đáng kể trong dòng chất lỏng, tuổi thọ của trục sẽ được đảm bảo hơn với trục/áo trục được mạ cứng. Trường hợp này mạ crôm- niken-boron (NiCrB) sẽ đạt được hiệu quả vượt trội.

Rãnh bạc

Nói chung, các rãnh phải được gia công để cho dòng chảy bôi trơn qua bạc đầy đủ, đồng thời là kênh dẫn dễ dàng đưa các hạt mài ra khỏi bề mặt trượt. Một số loại bạc nhỏ hơn (đường kính trục dưới 50 mm) hoạt động trong chất lỏng sạch có thể hoạt động tốt mà không có rãnh. Trong cả hai trường hợp, việc cung cấp nước sạch cho ổ bạc được khuyến nghị để đảm bảo bôi trơn và làm mát cho bạc tối ưu nhất.

Các vấn đề về bơm

Khoảng cách các ổ bạc

Bố trí khoảng cách các ổ bạc là trách nhiệm của kỹ sư thiết kế máy bơm nhưng nó lại là vấn đề đối với kỹ sư sửa chữa bơm khi thay đổi vật liệu bạc khác. Phương pháp thiết kế ưu tiên là tính toán đến độ cứng của hệ thống trục - bạc cao hơn 10 đến 20% so với chỉ số tính toán ở tốc độ tới hạn thứ nhất khi bơm vận hành (phương pháp cứng). Tuy nhiên, đối với trục nhỏ sử dụng nhiều ổ bạc có tính đàn hồi cao hơn như cao su, phương pháp thiết kế dựa trên tính toán ở tốc độ vận hành nằm trong khoảng giữa tốc độ tới hạn thứ nhất và thứ hai (phương pháp mềm) được chấp nhận.

Độ cứng của bạc

Các chỉ số trên hệ trục phải được xác định để lựa chọn độ cứng cho bạc cũng như cơ cấu đỡ phù hợp. Độ cứng của ổ bạc phi kim đủ lớn so với độ cứng trục điển hình, được coi là tương đương với bạc kim loại để tính toán bố trí khoảng cách các ổ bạc phù hợp. Việc sử dụng vật liệu cao su ít cứng hơn có thể yêu cầu khoảng cách các ổ bạc gần hơn hoặc thay bằng phương pháp với thiết kế mềm.

Động lực bơm

Hầu hết các máy bơm trục đứng được lắp đặt trên toàn thế giới không có bất kỳ cơ cấu hỗ trợ nào dưới sàn đáy giếng bơm. Điều này có nghĩa là cơ cấu ổ bạc đỡ trục là chính, bản thân nó tương đối mềm và chịu được sự cộng hưởng có thể có trong phạm vi vòng tua khai thác. Nếu vấn đề này không được xem xét cẩn thận trong thiết kế, bạc có thể bị mài mòn bất thường.

Điều kiện hút của bơm

Nhiều máy bơm trục đứng được đặt trong các giếng bơm mà không lưu ý đúng mức đến vận tốc, hoặc các thông số khoảng cách lắp đặt được yêu cầu trong tài liệu của máy bơm. Điều này có thể dẫn đến xâm thực và tạo ra nhiễu loạn quá mức trong hoạt động của bơm. Ngoài ra, nếu không tuân thủ các khuyến nghị về độ ngập nước tối thiểu của nhà sản xuất, dòng nước xoáy có thể được tạo ra, cho phép không khí bị cuốn vào dòng hút và gây ra rung động cho máy bơm.

Điều kiện vận hành bơm

Nhiều máy bơm được vận hành trên cả đường cong hiệu suất đưa ra mà không cần xem xét để có điểm hoạt động hiệu quả tốt nhất (BEP). Nếu một máy bơm được điều tiết cho hoạt động cao, hoặc cho phép vượt qua điểm BEP (Best Efficiency Point) thì sẽ dẫn đến rung động quá mức, quá nhiệt có thể xảy ra và dẫn tới nguy cơ làm hỏng bạc.

Hoạt động ở tốc độ tối ưu là điều cần thiết để duy trì cân bằng động cho các cánh bơm để đảm bảo bơm hoạt động trơn tru mà không bị rung lắc. Tuy nhiên, nếu trọng tâm cánh bơm bị lệch trong quá trình chế tạo, nó sẽ không chỉ dẫn đến mất cân bằng cơ học, mà còn mất cân bằng thủy động lực. Không có sự cân bằng động nào có thể điều chỉnh cho tình trạng sau đó, điều này có thể dẫn đến rung động quá mức và sẽ làm tuổi thọ bạc suy giảm đáng kể.

Ưu điểm bạc phi kim của Thordon

Có một số lợi thế mà bạc Thordon mang lại, chẳng hạn như khả năng hấp thụ rung động, ma sát thấp, chống mài mòn, tự bôi trơn và khả năng chịu được tải trọng biên. Hầu hết các loại bạc phi kim đều cách điện, do đó sẽ không xuất hiện dòng điện rò rỉ gây ăn mòn cho bạc và vị trí gối bạc.

Bạc Thordon SXL có khả năng khởi động khô lên tới 2 phút.


Các tính năng vượt trội của bạc Thordon

Đa dạng về chủng loại và cấu hình phù hợp cho từng ứng dụng

Bạc Thordon ứng dụng cho bơm có nhiều chủng loại và nhiều phương pháp lắp đặt. Chúng có thể được lắp đặt có độ dôi hoặc bằng phương pháp dán keo.

Ngoài ra, vật liệu nhựa nhiệt dẻo mới (thorplas) có khả năng tương thích hóa học và nhiệt độ hoạt động cao hơn so với các loại bạc phi kim khác.

Ma sát thấp

Bạc phi kim Thordon có hệ số ma sát khô thấp, nhỏ hơn cao su.

Khả năng khởi động khô

Bạc Thordon SXL có khả năng khởi động khô lên tới 2 phút.

Dễ dàng gia công

Bạc phi kim Thordon có thể dễ dàng gia công theo kích thước tinh được tính toán bằng phần mềm chuyên dụng của Thordon.

Khả năng chịu tải trọng cao

Chiều dài bạc có thể giảm tới 50% so với một số bạc phi kim khác. Khả năng chịu tải cao hơn cho phép giảm chiều dài mà không làm giảm hiệu suất của bơm.

Độ bền và khả năng phục hồi cao

Bạc nhựa đàn hồi Thordon là sự kết hợp hoàn hảo giữa khả năng chịu lực với độ đàn hồi. Với khả năng đàn hồi gấp nhiều lần so với đồng, nó hấp thụ lực va đập hoặc tải trọng sốc mà không bị biến dạng vĩnh viễn và chịu được tải trọng gần gấp 5 lần cao su. Bạc phi kim nói chung được xem là cứng hơn so với yêu cầu cho ứng dụng với ổ bạc trục đứng trong tính toán phân tích tác động quay của trục. Khả năng giảm xóc (yếu tố gây tổn thất) của vật liệu đàn hồi tỷ lệ với độ cứng của vật liệu cũng tương tự như cao su. Do đó khả năng giảm xóc cũng sẽ gần gấp năm lần so với cao su.

Tuổi thọ lâu dài/ chống mài mòn cao

Sự mài mòn của bạc và trục/áo trục là do sự mài mòn gây ra bởi các hạt mài và được giảm tối thiểu nhờ vào bản chất đàn hồi của vật liệu bạc. Các hạt mài mòn sẽ bị tỳ xuống thành bạc và lăn theo cổ trục đến rãnh bôi trơn tiếp theo, sau đó được đẩy ra ngoài theo dòng chảy mà không bị ghim dính vào thành bạc.

Lắp đặt dễ dàng

Sau khi gia công kích thước phù hợp, bạc có thể được lắp đặt nhanh chóng và dễ dàng bằng phương pháp làm lạnh hoặc ép vào vị trí. Bằng cách khác, bạc cũng có thể được lắp đặt tại chỗ dễ dàng bằng cách sử dụng phương pháp dán keo được phê duyệt bởi nhà sản xuất bạc.

Dễ dàng thay thế bạc Thordon cho ổ bạc hiện tại

Bạc kim loại hoặc phi kim khác có thể được thay thế dễ dàng bằng các vật liệu đàn hồi của Thordon với chi phí thấp.

Kết luận

Những ưu điểm vượt trội khi sử dụng bạc Thordon, cùng với các yêu cầu kĩ thuật khi thiết kế cũng như khi lắp đặt là các yếu tố nên cân nhắc khi thiết kế hay sửa chữa bơm.

Nguồn: Tài liệu tham khảo tại link:

https://www.pumpsandsystems.com/topics/bearings/nonmetallic-pump-bearings

Ý kiến đánh giá

Gửi ý kiến của bạn

Thời tiết


Giá vàng

Loại Mua Bán
SJC 37.400 38.400
Nhẫn ép 35.400 36.400
ĐVT: tr.đ/lượng

Ngoại tệ

USD21,140
GBP33,796
HKD2,735
CHF23,189
JPY214.96
AUD20,199
CAD20,491
SGD17,065
EUR28,642
NZD17,814
Bat Thái Lan679
Krone Nauy3,546

Đăng ký nhận tin qua Email

Nhập chính xác email của bạn để nhận được bản tin từ chúng tôi !

Thống kê truy cập

Trực tuyến : 73

Hôm nay : 3,862

Hôm qua :3,684

Tất cả : 1,633,118