Tiếng ồn và rung động là hai lý do hàng đầu khiến vòng bi bị tháo khỏi máy. Trong số các vòng bi SKF ghi nhận trong cơ sở dữ liệu phân tích hư hỏng, rung động quá mức chiếm 32% số trường hợp tháo vòng bi, còn tiếng ồn quá mức chiếm thêm 23%. Tiếp theo là tháo để bảo trì (12%), nhiệt độ (11%) và bó kẹt (9%) (SKF Evolution, hình 2). Hơn một nửa số trường hợp tháo vòng bi bắt đầu từ triệu chứng mà người vận hành có thể nghe hoặc cảm nhận.
Điều đó đặt ra hai bài toán rất khác nhau cho kỹ sư. Bài toán thứ nhất là chẩn đoán: máy phát tiếng ồn và bạn phải xác định vòng bi có phải nguồn gây ồn hay không trước khi tháo. Bài toán thứ hai thuộc về hợp đồng: bạn đang soạn yêu cầu kỹ thuật, nhưng cụm từ "độ ồn thấp" không đủ cụ thể để buộc nhà cung cấp tuân thủ. Hướng dẫn này giải quyết cả hai. Trước tiên là cách thực sự đo tiếng ồn vòng bi, vốn không dùng micrô. Tiếp đó là ý nghĩa của từng dải đo, tiêu chuẩn nào quy định giới hạn và những dòng cần ghi trên đơn đặt hàng.
Một lưu ý về phạm vi: bài viết dành cho các kỹ sư phụ trách thiết kế, thu mua và độ tin cậy khi lập yêu cầu kỹ thuật hoặc xử lý sự cố ổ lăn. Nếu bạn đang tìm hiểu về tiếng ù từ bánh xe ô tô, nội dung phù hợp nằm trong hướng dẫn về vòng bi cầu ô tô.
Những điểm chính
- Tiếng ồn vòng bi được đo dưới dạng vận tốc rung trên bệ thử trục chính, không phải áp suất âm trong phòng. Vòng trong quay ở 1.800 vòng/phút, vòng ngoài đứng yên được đặt tải trước và cảm biến vận tốc lấy tín hiệu trực tiếp từ chính vòng ổ (MinebeaMitsumi).
- Tín hiệu được chia thành ba dải: L từ 50 đến 300 Hz, M từ 300 đến 1.800 Hz và H từ 1.800 đến 10.000 Hz. Dải không đạt giúp khoanh vùng kích thước khuyết tật cần tìm.
- ISO 15242 quy định cách đo, không quy định mức đạt. Các phần 1 đến 4 quy định phương pháp và hiệu chuẩn. Dòng "ISO 15242" trên bảng dữ liệu chỉ là tuyên bố về quy trình.
- Giới hạn chấp nhận nằm trong một tài liệu riêng. Với vòng bi cầu rãnh sâu, GB/T 32325 quy định nhóm V là yêu cầu cơ bản, tiếp theo là V1, V2, V3, V4, cùng VF3 và VF4 cho yêu cầu khắt khe nhất.
- Cấp chính xác không phải là yêu cầu kỹ thuật về tiếng ồn. ISO 492 và thang ABEC đánh giá dung sai kích thước. Nhóm khe hở, cấp chính xác và nhóm rung là ba thông số độc lập, phải được chỉ định riêng.
- Trước hết phải chứng minh nguồn gây ồn là vòng bi. SKF nêu rõ tiếng ồn động cơ điện "không nhất thiết do vòng bi gây ra" (SKF). Vòng cách, chất bôi trơn, khe hở và hình học lắp đặt quyết định mức ồn nền trước khi xét đến bản thân vòng bi.
Tiếng ồn vòng bi thực sự được đo như thế nào?
Tiếng ồn vòng bi được định lượng dưới dạng vận tốc rung đo trên vòng ổ, không phải mức âm trong không khí. Vòng bi được lắp trên một trục chính có độ chính xác cao làm vòng trong quay ở 1.800 vòng/phút, còn tải đặt trước được tác dụng lên vòng ngoài đứng yên. Cảm biến vận tốc tiếp xúc với chu vi ngoài, nhờ đó rung động truyền đến vòng ổ được chuyển trực tiếp thành tín hiệu điện (MinebeaMitsumi).
Cách bố trí này nhằm cô lập ảnh hưởng bên ngoài. Phép đo decibel trong phòng ghi nhận đồng thời tiếng ồn của máy, kết cấu lắp đặt, âm học của tòa nhà và vòng bi. Khi lấy vận tốc trực tiếp từ vòng ổ trên trục chính độ chính xác cao, các thành phần đó được loại bỏ và chỉ còn lại giá trị thuộc về chi tiết. Vì vậy, một vòng bi có thể đạt phép thử trên bệ nhưng vẫn phát tiếng ồn lớn sau khi lắp vào máy. Đây cũng là lý do số liệu trên bệ thử là chỉ tiêu tiếng ồn duy nhất có thể đưa vào đơn đặt hàng một cách hợp lý.
Thiết bị thực hiện phép đo này thường được gọi là máy đo Anderon, với kết quả biểu thị bằng Anderon, đơn vị chuyên dùng cho rung động vòng bi (MinebeaMitsumi). Bản thân phương pháp đo, cùng quy trình hiệu chuẩn và các định nghĩa liên quan, được quy định trong ISO 15242-1.
Ba dải tần và ý nghĩa của từng dải
Tín hiệu đo không được báo cáo dưới dạng một giá trị duy nhất. Tín hiệu được chia thành ba dải tần và mỗi dải được đánh giá riêng (MinebeaMitsumi):
Việc chia dải hữu ích vì tần số tỷ lệ nghịch với kích thước của đặc trưng tạo ra nó. Ở tốc độ cố định, sai lệch có bước sóng dài trên rãnh lăn, chẳng hạn sai lệch hình dạng vòng hoặc độ sóng bậc thấp, đi qua dưới các phần tử lăn với tần suất thấp và xuất hiện ở vùng thấp của phổ. Đặc trưng có bước sóng ngắn, chẳng hạn độ nhám bề mặt hoặc vết lõm nhỏ do nhiễm bẩn, tạo va đập thường xuyên hơn nhiều và xuất hiện ở vùng cao. Vì vậy, kết quả không đạt chỉ ở dải H hướng việc kiểm tra đến chất lượng bề mặt, độ sạch và nhiễm bẩn do hạt; trong khi không đạt ở dải L hướng đến hình học, hình dạng và cách gá giữ vòng bi.
Hãy xem mối liên hệ này là diễn giải kỹ thuật, không phải điều khoản của tiêu chuẩn. Ranh giới từng dải là giá trị cố định đã được công bố; ý nghĩa của từng dải đối với nguyên nhân là suy luận cần được xác nhận trên chính chi tiết.
ISO 15242 quy định phương pháp, không quy định giới hạn
Rất ít tài liệu về tiếng ồn vòng bi nêu rõ điểm sau, dù đây là thông tin hữu ích nhất của chủ đề: ISO 15242 quy định phương pháp đo và hiệu chuẩn, không quy định mức đạt hay không đạt. Phần 1 trình bày nguyên tắc đo rung động của ổ lăn đang quay trong các điều kiện đo đã xác lập, cùng quy trình hiệu chuẩn. Các phần còn lại mở rộng phương pháp cho từng loại vòng bi cụ thể.
| Phần | Phiên bản | Phạm vi |
|---|---|---|
| ISO 15242-1 | 2015 | Nguyên tắc cơ bản: điều kiện đo và hiệu chuẩn |
| ISO 15242-2 | 2015 | Ổ bi hướng kính có lỗ trụ và bề mặt ngoài hình trụ |
| ISO 15242-3 | 2017 | Ổ lăn tang trống hướng kính và ổ lăn côn hướng kính có lỗ trụ và bề mặt ngoài hình trụ |
| ISO 15242-4 | 2017 | Ổ lăn trụ hướng kính có lỗ trụ và bề mặt ngoài hình trụ |
Hệ quả thực tế là nhà cung cấp có thể tuyên bố trung thực rằng sản phẩm phù hợp ISO 15242 nhưng vẫn không cho bạn biết vòng bi có vận hành êm hay không. Sự phù hợp chỉ có nghĩa phép đo được thực hiện đúng. Giá trị thu được có được chấp nhận hay không phụ thuộc vào một giới hạn nằm ở tài liệu khác, trong tiêu chuẩn sản phẩm hoặc trên bản vẽ của bạn.
Một yêu cầu tiếng ồn có thể áp dụng luôn phải nêu hai tài liệu: một tài liệu quy định phương pháp và một tài liệu quy định giới hạn. Chỉ viện dẫn tiêu chuẩn phương pháp nghĩa là bạn đã quy định quy trình nhưng không có tiêu chí chấp nhận. Chỉ viện dẫn giới hạn thì không có cách đo thống nhất để thu được giá trị đem ra so sánh.
Các nhóm rung có thể ghi trên đơn đặt hàng
Với vòng bi cầu rãnh sâu, giới hạn chấp nhận nằm trong GB/T 32325-2015, tiêu chuẩn quy định yêu cầu kỹ thuật, phương pháp đo, phương pháp đánh giá và quy tắc kiểm tra vận tốc rung của vòng bi. Tiêu chuẩn xác lập một hệ thống nhóm, và nhóm này là nội dung cần ghi trên đơn hàng.
Nhóm V là yêu cầu rung cơ bản cho vòng bi thông dụng. Các nhóm V1, V2, V3 và V4 áp dụng cho vòng bi có yêu cầu về rung ngày càng nghiêm ngặt, còn VF3 và VF4 dành cho yêu cầu khắt khe nhất. Tiêu chuẩn viện dẫn phương pháp đo từ GB/T 24610.1 và GB/T 24610.2, qua đó thể hiện rõ sự phân tách giữa phương pháp và giới hạn đã nêu ở trên ngay trong chính văn bản.
Giới hạn phạm vi quan trọng không kém tên nhóm, vì một yêu cầu kỹ thuật bỏ qua các giới hạn này có thể không áp dụng được mà người mua không nhận ra:
Tiêu chuẩn áp dụng cho vòng bi cầu rãnh sâu thuộc dãy đường kính 0, 2 và 3. Đường kính ngoài danh nghĩa phải trên 10 mm đến 200 mm, với kích thước bao phù hợp GB/T 276. VF3 và VF4 chỉ áp dụng cho đường kính ngoài trên 10 mm đến 100 mm. Nếu chỉ định VF4 cho vòng bi có đường kính ngoài 150 mm, bạn đã lập một yêu cầu nằm ngoài phạm vi tiêu chuẩn.
Đây cũng là điểm cần đính chính một quan niệm truyền miệng phổ biến. Báo giá và danh mục của nhà cung cấp thường lưu truyền thang tiếng ồn "Z1/Z2/Z3" ghép với "V1/V2/V3", khiến người mua lặp lại cách ghi tắt như "Z2V2" mà không có tài liệu làm căn cứ. Các nhóm thực sự được quy định trong tiêu chuẩn hiện hành là V, V1, V2, V3, V4, VF3 và VF4. Nếu báo giá đưa ra một cấp Z, hãy hỏi tiêu chuẩn và phiên bản nào quy định cấp đó, sau đó yêu cầu báo cáo thử trên bệ theo đúng nhóm. Hướng dẫn tìm nguồn vòng bi từ nhà sản xuất Trung Quốc trình bày cách đưa bằng chứng này vào đơn hàng thay vì chỉ nhận lời hứa qua điện thoại.
Bài viết chủ ý lược bỏ các giới hạn vận tốc bằng số của từng nhóm. Đây là nội dung quy phạm trong GB/T 32325 và không được trình bày lại ở đây. Những giá trị lưu truyền trên trang của các nhà bán lại phụ tùng không thể truy nguyên đến tiêu chuẩn; đăng lại các con số từ nguồn thứ cấp như vậy đi ngược mục tiêu tránh số liệu thiếu căn cứ của trang này. Hãy mua tiêu chuẩn hoặc yêu cầu nhà cung cấp gửi bảng giới hạn có viện dẫn phiên bản.
Bảng đối chiếu GB/T và ISO
Tiêu chuẩn phương pháp đo của Trung Quốc sử dụng cùng một phương pháp, tương ứng theo từng phần. GB/T 24610 gồm bốn phần có tiêu đề giống hệt bốn phần của ISO 15242. Phần 1 trình bày nguyên tắc cơ bản, Phần 2 áp dụng cho ổ bi hướng kính có lỗ trụ và bề mặt ngoài hình trụ, Phần 3 áp dụng cho ổ lăn tang trống hướng kính và ổ lăn côn hướng kính, còn Phần 4 áp dụng cho ổ lăn trụ hướng kính. GB/T 24610.1-2019 là phiên bản hiện hành, được ban hành tháng 10 năm 2019 và có hiệu lực từ ngày 1 tháng 5 năm 2020, thay thế phiên bản 2009.
| Phương pháp đo | Tiêu chuẩn quốc gia Trung Quốc | Phạm vi |
|---|---|---|
| ISO 15242-1 | GB/T 24610.1 | Nguyên tắc cơ bản |
| ISO 15242-2 | GB/T 24610.2 | Ổ bi hướng kính, lỗ trụ và bề mặt ngoài hình trụ |
| ISO 15242-3 | GB/T 24610.3 | Ổ lăn tang trống hướng kính và ổ lăn côn hướng kính |
| ISO 15242-4 | GB/T 24610.4 | Ổ lăn trụ hướng kính |
Giá trị rung đo theo GB/T 24610 và giá trị đo theo ISO 15242 mô tả cùng một đại lượng bằng cùng một quy trình. Vì vậy, yếu tố phân biệt vòng bi chạy êm với vòng bi chạy ồn không nằm ở nơi sản xuất. Vấn đề nằm ở nhóm chấp nhận đã được chỉ định, phiên bản của tiêu chuẩn quy định nhóm đó và việc có báo cáo thử trên bệ hay không. Hãy yêu cầu cả nhóm và báo cáo.
Đặc trưng âm thanh và nguyên nhân của từng loại tiếng ồn
Các nhà sản xuất phân loại âm thanh vòng bi thành những dạng có tên gọi cụ thể, mỗi tên tương ứng với một cơ chế. Công cụ Bearing Doctor của NSK được xây dựng trên nguyên tắc đó, ghép các đoạn âm thanh của dạng hư hỏng đặc trưng với biện pháp khắc phục cho tiếng ồn rãnh lăn, tiếng ồn vòng cách, tiếng ồn do nhiễm bẩn và các dạng khác (NSK).
| Âm thanh | Đặc trưng | Cơ chế có khả năng nhất | Biện pháp đầu tiên |
|---|---|---|---|
| Tiếng ồn rãnh lăn | Tiếng ù đều, liên tục, tăng theo tốc độ | Độ sóng và chất lượng bề mặt rãnh lăn, vốn có của vòng bi | Nhóm rung nghiêm ngặt hơn; kiểm tra báo cáo thử trên bệ |
| Tiếng ồn do nhiễm bẩn | Tiếng lách cách hoặc lạo xạo thất thường, không tuần hoàn | Hạt trong chất bôi trơn tạo vết lõm hoặc lăn trên rãnh lăn | Độ sạch khi lắp ráp, làm kín, lọc |
| Tiếng ồn do khuyết tật bi hoặc rãnh lăn | Tiếng gõ nhỏ đều, tuần hoàn theo tốc độ | Một vùng tróc rỗ hoặc vết lõm riêng lẻ trên một bề mặt | Thay vòng bi; điều tra dạng hư hỏng |
| Tiếng ồn vòng cách | Tiếng lạch cạch hoặc tiếng gõ gián đoạn, phụ thuộc tải | Khe hở túi vòng cách và chuyển động vòng cách, thường liên quan đến chất bôi trơn | Chọn loại vòng cách và chất bôi trơn |
| Tiếng rít | Âm rít cao, thường chỉ xuất hiện khi nguội | Màng bôi trơn suy giảm, đặc tính của mỡ ở nhiệt độ thấp | Chọn mỡ phù hợp với dải nhiệt độ |
| Tiếng lách cách của con lăn | Tiếng lách cách ở tốc độ thấp trong các loại ổ dùng con lăn | Con lăn đi vào vùng chịu tải khi tải nhẹ | Xem xét tải đặt trước hoặc tải tối thiểu |
Tiếng ồn rãnh lăn, tiếng ồn vòng cách và tiếng ồn do nhiễm bẩn là các nhóm do NSK đặt tên. Những hàng còn lại sử dụng cách mô tả phổ biến tại hiện trường cho cùng các họ chẩn đoán; cơ chế và biện pháp khắc phục là phần tổng hợp kỹ thuật.
Hai nguyên nhân cần được nêu riêng vì chúng thường bị quy nhầm cho chất lượng vòng bi.
Hình học rãnh lăn là nguồn phát sinh tiếng ồn rãnh lăn. Tiếng ù liên tục của một vòng bi còn tốt bắt nguồn từ hình dạng vòng, độ sóng và chất lượng bề mặt, các đặc tính được quyết định ở công đoạn mài và gia công siêu tinh. Vì vậy, tiếng ồn rãnh lăn là đặc tính của quy trình chế tạo, còn cách kiểm soát duy nhất có ý nghĩa đối với người mua là nhóm rung được chỉ định khi đặt hàng.
Xói mòn điện là nguồn gây ồn mà việc lắp vòng bi mới sẽ không khắc phục được. Trên động cơ dẫn động bằng biến tần, điện áp trục có thể phóng qua màng bôi trơn và bào mòn rãnh lăn, dần tạo thành dạng gợn sóng song song gọi là fluting. Kết quả là tiếng ồn và rung động tăng dần trên một chi tiết vốn chạy êm khi mới lắp. ISO 15243:2017 phân loại xói mòn điện thành một dạng hư hỏng riêng. Trường hợp cường độ thấp, xói mòn do dòng điện rò (ISO 5.4.3), thường gặp ở động cơ dùng biến tần nhưng trục không được nối đất đúng cách (SKF Evolution). Nếu không khắc phục đường dẫn dòng điện, mọi vòng bi thay thế đều sẽ lặp lại hư hỏng của vòng bi đầu tiên.
Để xem đầy đủ hệ phân loại hư hỏng đứng sau các hiện tượng này, hãy đọc hướng dẫn phân tích hư hỏng vòng bi. Bài viết trình bày sáu dạng theo ISO 15243 kèm số điều khoản, cùng diễn biến rung động qua bốn giai đoạn được dùng trong giám sát tình trạng.
Chứng minh nguồn gây ồn là vòng bi trước khi thay
Hãy thực hiện trình tự loại trừ trước khi tháo bất kỳ chi tiết nào. SKF nêu rất rõ: tiếng ồn động cơ điện "không nhất thiết do vòng bi gây ra" (SKF). Hãng xem tiếng ồn là đặc tính của cả hệ thống. Mức ồn được quyết định bởi vật liệu vòng cách, chất bôi trơn và khe hở trong, đồng thời chịu ảnh hưởng của dung sai trục, vỏ ổ và nắp ổ vì các dung sai này giới hạn độ lệch khi lắp.
Hai nhánh trong trình tự này cần được giải thích thêm. Cộng hưởng là hiệu ứng hệ thống mà không nhóm rung nào của vòng bi có thể tự khắc phục. SKF phát triển dòng vòng bi cầu rãnh sâu Quiet Running riêng để ngăn cộng hưởng giữa rôto, stato và vòng bi trong máy phát điện. Thiết kế này giảm thiểu cộng hưởng kết cấu thay vì chỉ giảm mức ồn riêng của chi tiết (SKF). Nếu tiếng ồn nổi rõ tại một tốc độ rồi biến mất khi tốc độ thấp hơn hoặc cao hơn, hiện tượng đang xét là cộng hưởng.
Hư hỏng lặp lại là một dấu hiệu chẩn đoán. Nếu vòng bi mới phát ồn giống hệt vòng bi trước, gần như chắc chắn nguyên nhân ban đầu không nằm ở vòng bi. Hãy kiểm tra đường dẫn dòng điện, mối lắp và căn chỉnh.
Cách lập yêu cầu kỹ thuật cho vòng bi chạy êm
Một yêu cầu kỹ thuật về độ ồn thấp có thể áp dụng phải nêu bốn nội dung, và "độ ồn thấp" không phải một trong số đó. Hãy lần lượt xem xét từng yếu tố.
1. Nhóm rung và tiêu chuẩn quy định nhóm đó. Đây là điều khoản duy nhất giúp yêu cầu có thể kiểm tra được. Hãy nêu nhóm, tiêu chuẩn cùng phiên bản quy định nhóm và tiêu chuẩn phương pháp đo.
2. Khe hở trong. Khe hở làm việc quá lớn mở rộng vùng không chịu tải, làm tăng rung động và tiếng ồn; khe hở âm lại tạo tải đặt trước và phát nhiệt. Khe hở cũng là một trong ba yếu tố SKF nêu cho tiếng ồn động cơ. Hướng dẫn về khe hở trong vòng bi trình bày cách mối lắp và nhiệt độ làm thay đổi giá trị làm việc, cùng trường hợp áp dụng dải khe hở CM cho động cơ.
3. Vòng cách. SKF cung cấp vòng bi Quiet Running với vòng cách bằng thép dập hoặc đồng thau gia công, đồng thời các sản phẩm này vẫn có khả năng lắp lẫn hoàn toàn với vòng bi cầu rãnh sâu tiêu chuẩn (SKF). Vì vậy, lựa chọn vòng cách là thay đổi yêu cầu kỹ thuật, không phải thiết kế lại.
4. Chất bôi trơn. Mỡ độ ồn thấp được thẩm định trên các bệ thử chuyên dụng. Klüber giới thiệu Klüberquiet BQ 72-72 là mỡ độ ồn thấp cho ổ lăn dùng trong động cơ điện và quạt, với đặc tính vận hành ít ồn được chứng minh trên các bệ thử như SKF BeQuiet+ (Klüber). Nếu tiếng ồn là yêu cầu quan trọng, phải chỉ định mỡ theo tên sản phẩm thay vì chấp nhận loại mỡ mà nhà cung cấp mặc định nạp. Hướng dẫn về bôi trơn vòng bi trình bày khía cạnh màng bôi trơn và nhiệt độ, còn bài vòng bi có phớt kín và vòng bi có nắp chắn giải thích lựa chọn phớt hoặc nắp chắn ảnh hưởng thế nào đến khả năng giữ mỡ.
Cấp chính xác không thuộc danh sách này. ISO 492 và thang ABEC đánh giá dung sai kích thước cùng độ chính xác quay, không đánh giá tiếng ồn. Dung sai chặt hơn có thể giảm một số sai số hình học, nhưng tiêu chuẩn dung sai không có bất kỳ yêu cầu nào về tiếng ồn; vì vậy, cấp ABEC cao không phải là yêu cầu kỹ thuật về tiếng ồn. Hướng dẫn về cấp chính xác ABEC trình bày rõ thang này kiểm soát và không kiểm soát những gì. Người mua vòng bi siêu nhỏ cũng thường mắc cùng sai lầm, trong khi độ rơ, mômen và tiếng ồn đều phải được chỉ định riêng.
Khi tổng hợp lại, các dòng trên đơn đặt hàng sẽ có dạng sau:
YÊU CẦU VỀ TIẾNG ỒN / RUNG ĐỘNG CỦA VÒNG BI
1. Nhóm rung : GB/T 32325-2015, nhóm V3
(xác nhận chi tiết thuộc phạm vi: dãy đường kính 0/2/3,
đường kính ngoài trên 10 đến 200 mm; VF3/VF4 chỉ đến đường kính ngoài 100 mm)
2. Phương pháp đo : GB/T 24610.2 / ISO 15242-2, báo cáo các dải L, M và H
3. Hồ sơ bắt buộc : báo cáo thử trên bệ theo từng lô, truy xuất được theo số lô
4. Khe hở trong : chỉ định nhóm (ví dụ CN, C3 hoặc CM cho ứng dụng động cơ)
5. Vòng cách : chỉ định loại (thép dập / đồng thau gia công / polyamide)
6. Chất bôi trơn : chỉ định mỡ theo tên sản phẩm và lượng nạp
7. Ghi chú ứng dụng : nêu tốc độ, tải, nhiệt độ và các mối lắp
để nhà cung cấp cảnh báo nếu không phù hợp
Dòng 3 là nội dung người mua thường bỏ sót nhất, đồng thời là nội dung biến yêu cầu kỹ thuật từ một mong muốn thành hạng mục kiểm tra.
Câu hỏi thường gặp
Hỏi: Nguyên nhân nào gây ra tiếng ồn vòng bi?
Sáu cơ chế bao quát gần như toàn bộ trường hợp. Độ sóng và chất lượng bề mặt rãnh lăn tạo ra tiếng ù liên tục gọi là tiếng ồn rãnh lăn. Nhiễm bẩn do hạt tạo tiếng lách cách thất thường. Một vùng tróc rỗ hoặc vết lõm riêng lẻ tạo tiếng gõ tuần hoàn. Chuyển động của vòng cách tạo tiếng lạch cạch. Màng bôi trơn suy giảm gây tiếng rít, thường chỉ khi nguội. Trên động cơ dẫn động bằng biến tần, phóng điện qua màng bôi trơn làm xói mòn rãnh lăn và khiến tiếng ồn tăng theo thời gian. Khe hở trong quá lớn hoặc âm và tình trạng lắp lệch làm trầm trọng thêm nhiều cơ chế trong số này.
Hỏi: Tiếng ồn vòng bi được đo như thế nào?
Tiếng ồn được đo dưới dạng vận tốc rung trên vòng ổ, không phải áp suất âm trong không khí. Vòng trong được lắp trên một trục chính có độ chính xác cao và quay ở 1.800 vòng/phút, tải đặt trước tác dụng lên vòng ngoài đứng yên, còn cảm biến vận tốc tiếp xúc với chu vi ngoài. Tín hiệu được chia thành ba dải và đánh giá riêng. Phương pháp được quy định trong ISO 15242, hoặc tương đương trong GB/T 24610.
Hỏi: Máy đo Anderon đo đại lượng gì?
Máy Anderon đo rung động vòng bi và biểu thị kết quả bằng Anderon, đơn vị chuyên dùng cho rung động của vòng bi đang quay. Kết quả được báo cáo theo từng dải: L từ 50 đến 300 Hz, M từ 300 đến 1.800 Hz và H từ 1.800 đến 10.000 Hz. Vì vòng trong được dẫn động bằng trục chính độ chính xác cao và tín hiệu được lấy trực tiếp từ vòng ngoài, thiết bị có thể phát hiện rung động nhỏ mà không chịu ảnh hưởng từ bên ngoài (MinebeaMitsumi).
Hỏi: Cấp tiếng ồn Z và V trên vòng bi có ý nghĩa gì?
Các nhóm V được quy định chính thức. GB/T 32325-2015 xác lập nhóm V là yêu cầu rung cơ bản cho vòng bi cầu rãnh sâu. V1, V2, V3 và V4 dành cho yêu cầu cao hơn, còn VF3 và VF4 là khắt khe nhất; hai nhóm sau chỉ áp dụng đến đường kính ngoài 100 mm. Thang "Z" lưu truyền trong báo giá của nhà cung cấp là cách ghi tắt, không phải ký hiệu trong tiêu chuẩn hiện hành. Với bất kỳ cấp nào ghi trong báo giá, hãy hỏi tiêu chuẩn và phiên bản nào quy định cấp đó, sau đó yêu cầu báo cáo thử trên bệ.
Hỏi: Cấp chính xác ABEC hoặc ISO 492 cao hơn có đồng nghĩa vòng bi chạy êm hơn không?
Không. Các tiêu chuẩn đó đánh giá dung sai kích thước và độ chính xác quay, không có yêu cầu về tiếng ồn hoặc rung động. Cấp chính xác, nhóm khe hở trong và nhóm rung là ba yêu cầu kỹ thuật độc lập. Một vòng bi có thể đạt dung sai chặt nhưng vẫn không đạt một nhóm rung, vì vậy tiếng ồn phải được quy định trên một dòng riêng.
Hỏi: Máy phát tiếng ồn. Làm sao xác định nguyên nhân có phải vòng bi không?
Hãy thực hiện lần lượt trình tự loại trừ. Nếu tần số tiếng ồn không biến thiên theo tốc độ trục, hãy kiểm tra kết cấu hoặc bộ truyền động. Nếu tiếng ồn biến mất khi máy được tách khỏi tải dẫn động, hãy kiểm tra khớp nối và căn chỉnh. Nếu thay mỡ làm tiếng ồn thay đổi hoặc tiếng ồn chỉ xuất hiện khi nguội, hãy kiểm tra chất bôi trơn. Nếu hệ dẫn động dùng biến tần và vòng bi thứ hai hỏng cùng kiểu, hãy đo điện áp trục. Nếu mối lắp và hình học nắp ổ vượt dung sai, hãy kiểm tra khâu lắp đặt. Hướng dẫn của chính SKF nêu rằng tiếng ồn động cơ không nhất thiết do vòng bi gây ra, vì vậy vòng bi nên là ứng viên cuối cùng chứ không phải đầu tiên.
Kết luận
Tiếng ồn vòng bi thường là vấn đề của yêu cầu kỹ thuật hơn là vấn đề chất lượng. Cách tiếp cận chặt chẽ tập trung vào một số điểm:
- Tiếng ồn được đo dưới dạng vận tốc rung theo dải trên vòng ổ ở 1.800 vòng/phút, không đo bằng decibel. Ba dải là 50 đến 300, 300 đến 1.800 và 1.800 đến 10.000 Hz.
- ISO 15242 và GB/T 24610 quy định phương pháp. Cả hai đều không quy định giới hạn, nên riêng tuyên bố phù hợp tiêu chuẩn chưa phải là yêu cầu về tiếng ồn.
- Giới hạn được thể hiện bằng nhóm. Với vòng bi cầu rãnh sâu, thang nhóm gồm V, V1 đến V4, VF3 và VF4 theo GB/T 32325, trong phạm vi đường kính ngoài đã xác định.
- Cấp chính xác không phải yêu cầu kỹ thuật về tiếng ồn. Nhóm rung, khe hở, vòng cách và mỡ là các yếu tố kiểm soát; mỗi yếu tố cần một dòng riêng trên đơn hàng.
- Hãy chứng minh vòng bi là nguồn gây ồn trước khi thay, đặc biệt với hệ dẫn động biến tần, nơi hư hỏng lặp lại cho thấy vấn đề nằm ở đường dẫn dòng điện chứ không phải chi tiết.
Nếu đang lập yêu cầu kỹ thuật cho một ứng dụng mà tiếng ồn là chỉ tiêu bắt buộc, hãy gửi dữ liệu ứng dụng cho đội ngũ kỹ thuật của ANDE Bearing. Chúng tôi sẽ đề xuất nhóm rung phù hợp với tốc độ, tải và phương án lắp đặt của bạn, cùng mẫu báo cáo thử trên bệ mà chúng tôi cung cấp để đối chiếu với nhóm đó. Bạn cũng có thể bắt đầu từ kích thước cần dùng trong danh mục vòng bi cầu rãnh sâu. Hướng dẫn cách đọc mã vòng bi giải thích cách các hậu tố chỉ khe hở và phiên bản đặc biệt được thể hiện trên vòng ổ.
Về tác giả
Jeff Li viết về kỹ thuật vòng bi và tìm nguồn cung ứng toàn cầu cho ANDE Bearing. Anh làm việc trực tiếp với các đầu mối thu mua OEM và hậu mãi trong các ngành ô tô, công nghiệp nặng và năng lượng tái tạo. Kết nối với anh trên LinkedIn.
