Cách điện vòng bi ngăn ngừa hư hỏng dòng điện

Vòng bi cách điện ngăn ngừa hư hỏng vòng bi sớm do dòng điện đi lạc gây ra. Đặc tính cách nhiệt phải duy trì ổn định bất kể điều kiện môi trường, đặc biệt khi vòng bi được bảo quản, xử lý và vận hành ở vùng có khí hậu ẩm ướt.

Tại sao vòng bi cách điện?

Hư hỏng vòng bi có thể xảy ra khi dòng điện sử dụng tiếp điểm lăn làm đường dẫn. Ngày nay, có một số ấn phẩm đề cập đến vấn đề này, bao gồm các cuộc thảo luận về nguyên nhân gốc rễ và các biện pháp khắc phục, chẳng hạn [1, 2, 3, 4].

Chế độ ma sát của ổ trục quyết định hoạt động điện của tiếp điểm lăn và kết quả có thể xảy ra.

Ở trạng thái dẫn điện, ổ trục đứng yên và có điện trở ohm thấp. Do tiếp xúc điện giữa kim loại với kim loại tương đối tốt nên chỉ có dòng điện có cường độ dòng điện rất cao như dòng hàn mới có thể phá hủy bề mặt mương.

Trạng thái điện trở xuất hiện nếu ổ trục ở chế độ bôi trơn hỗn hợp với điện trở ohmic tăng. Trong chế độ này, dòng điện thấp trong phạm vi vài ampe có khả năng gây nguy hiểm.

Ở trạng thái điện dung, ổ trục ở chế độ bôi trơn toàn màng và nó hoạt động giống như một tụ điện với điện áp đánh thủng cụ thể. Nếu cường độ điện trường ứng dụng có trong màng bôi trơn của vùng tiếp xúc đủ cao (vượt quá giá trị ngưỡng), dòng điện phóng điện, gọi là dòng EDM (gia công phóng điện), sẽ xảy ra.

Tất cả các trường hợp hư hỏng đều có một điểm chung: vùng tiếp xúc của mương bị nóng chảy cục bộ và tính chất vật liệu của thép tại vùng đó bị thay đổi. Ngoài ra, tính chất của chất bôi trơn có thể bị thay đổi. Điều này có tác động tiêu cực đến hiệu suất ổ trục dưới dạng hư hỏng mương và bôi trơn và do đó dẫn đến tăng độ mài mòn và độ rung của ổ trục. Ảnh hưởng của dòng điện EDM, có thể nhìn thấy dưới dạng các miệng hố vi mô, được thể hiện trong hình. 1 và 2. Các miệng hố vi mô là hệ quả của dòng điện mang tần số cao. Ngày nay, loại hư hỏng này thường thấy nhất trong các ứng dụng sử dụng bộ biến tần. Một giải pháp để chống lại tác động phá hủy có thể xảy ra của dòng điện gây hư hỏng là sử dụng vật liệu cách điện được tích hợp vào ổ trục.

INSOCOAT – ổ trục có lớp phủ phun nhiệt tích hợp

Vòng bi INSOCOAT do SKF cung cấp là vòng bi được trang bị lớp phủ cách điện phủ lên bề mặt bên ngoài của vòng ngoài hoặc vòng trong vòng bi để tích hợp chức năng cách điện vào ổ trục. Vật liệu phủ có tính chất gốm oxit (hình 3) và được phủ lên ổ trục bằng cách phun nhiệt. Al 2 O 3 tinh khiết thường được sử dụng nhất. Đôi khi hỗn hợp oxit được sử dụng do các đặc tính cơ và điện mong muốn khác nhau của lớp phủ tạo thành [5, 6]. Trong quá trình phun, các hạt oxit được vận chuyển qua dòng plasma nóng, nơi chúng trở nên nóng chảy. Dòng khí nóng hoặc plasma này vận chuyển hầu hết các hạt nóng chảy đến chất nền được xử lý trước, nơi chúng nguội đi và tạo thành lớp phủ mong muốn.

Hình 4 cho thấy cấu trúc vi mô của lớp phủ thu được trên vòng ngoài ổ trục.

Sau khi phun, lớp phủ xuất hiện một lượng lỗ hở nhất định và liên kết với nhau, một đặc tính chung của lớp phủ phun nhiệt. Số lượng và sự xuất hiện của độ xốp phụ thuộc rất nhiều vào các thông số của quá trình phủ. Dễ hiểu rằng việc đóng lỗ xốp, “bịt kín” là rất quan trọng trong quá trình phun nhiệt. Điều này làm giảm nguy cơ ăn mòn, cải thiện tính chất cơ học và giữ cho tính chất cách nhiệt không đổi, điều này rất quan trọng ở vùng khí hậu ẩm ướt.

Hình 5 cho thấy một ví dụ về độ xốp khép kín, một lỗ rỗng điển hình được kết nối với các lỗ nhỏ hơn trong lớp phủ phun nhiệt. Nhiều chiến lược niêm phong khác nhau đã được thảo luận trong tài liệu [5, 6, 7]. Đối với lớp phủ phun nhiệt cách điện, khả thi nhất là bước bịt kín bằng chất bịt kín hữu cơ. Các chất bịt kín có thể có các đặc tính khác nhau về độ nhớt, nhiệt độ đóng rắn, đặc tính bay hơi, độ co ngót, v.v. Toàn bộ quá trình, phun nhiệt và hàn kín, cần phải được đánh giá kỹ lưỡng để đạt được các đặc tính lớp phủ mong muốn.

INSOCOAT thế hệ trước – nhược điểm và giải pháp

Trong một số ứng dụng ở vùng khí hậu rất nóng ẩm, người ta đã phát hiện thấy giá trị điện trở cách điện thấp của thế hệ ổ lăn INSOCOAT trước đó. Điện trở của chất cách điện luôn là sự kết hợp giữa điện trở bề mặt và điện trở thể tích của nó [8]. Ngoài các đặc tính cơ bản của vật liệu, cả hai bộ phận đều có chức năng của độ ẩm và nhiệt độ. Trong khi phần điện trở bề mặt phản ứng ngay lập tức với sự thay đổi của khí hậu thì phần điện trở thể tích sẽ thay đổi trong một khoảng thời gian dài hơn. Nếu đặc tính cách điện nằm ngoài phạm vi mong muốn thì toàn bộ hệ thống lớp phủ cách điện phải được cải thiện [5, 6, 7].

Các thí nghiệm trên ổ trục INSOCOAT thế hệ trước đã xác minh các vấn đề được nêu tại hiện trường bằng cách phân tích điện trở của INSOCOAT khi tiếp xúc trực tiếp với nước (1) . Hóa ra lớp phủ này hấp thụ nước trong thời gian dài và hiệu ứng này hoàn toàn có thể đảo ngược sau khi khô. Do quá trình giảm điện trở kéo dài, dòng điện bề mặt, độ xốp hở hoặc vết nứt đã được loại trừ là nguyên nhân cốt lõi. Do đó, chính vật liệu phủ, oxit và/hoặc chất bịt kín phải là nguyên nhân gốc rễ. Do đó, các hoạt động nghiên cứu và thử nghiệm sâu rộng đã được bắt đầu. Cần phải đánh giá các chiến lược phủ và bịt kín khác nhau để tìm ra giải pháp. Ví dụ, các vật liệu bột phun, chất bịt kín, quy trình xử lý và chiến lược phun nhiệt khác nhau đã được thử nghiệm. Đánh giá đầu tiên được thực hiện như đã đề cập ở trên, tiếp xúc trực tiếp với nước. Mặc dù thử nghiệm này thể hiện các điều kiện không thực tế (trong ứng dụng thực tế, ổ trục hoặc động cơ không được ngâm trong nước), nhưng nó đưa ra phản hồi rất nhanh và nhạy về khả năng thành công hay thất bại. Một số kết quả thử nghiệm tốt (V1 & V2) và ví dụ tiêu cực (V3) được thể hiện trong hình. 6, luôn được so sánh với biến thể vòng bi INSOCOAT thế hệ trước. V2 là ứng cử viên sáng giá nhất cho thế hệ INSOCOAT mới.

Vòng bi INSOCOAT thế hệ mới

Hình 7 cho thấy hiệu suất điện của ổ trục INSOCOAT thế hệ mới so với biến thể trước đó trong điều kiện thực tế. Điều này có nghĩa là vòng bi được lắp đặt tại hiện trường và tiếp xúc với các điều kiện khí hậu khác nhau trong buồng khí hậu. Thiết lập đo được thể hiện trong hình. 8. Kết quả thử nghiệm cho thấy biến thể INSOCOAT mới ít nhạy cảm hơn với độ ẩm so với thế hệ ổ trục trước.

KẾT LUẬN – THẾ HỆ VÒNG BI INSOCOAT MỚI

Thế hệ vòng bi INSOCOAT mới đã được tối ưu hóa để có khả năng cách điện cao và ổn định, ngay cả trong môi trường rất ẩm ướt. Các điều kiện xác nhận cũng được chọn để mô phỏng các vùng khí hậu khắc nghiệt. Ngoài dữ liệu hiển thị ở đây, các thông số khác đã được kiểm tra và xác nhận, chẳng hạn như hiệu suất ở nhiệt độ thấp và nhiệt độ cao (–40 °C đến +150 °C), hiệu suất cơ học (độ bám dính của lớp phủ, ứng suất lắp/tháo, khả năng chống va đập ), hiệu suất điện áp cao lên đến 6 kV DC và khả năng tương thích với phương tiện truyền thông.

Ngay cả ở mức độ ẩm tương đối lớn hơn 90 %, ở nhiệt độ 30 °C, điện trở thuần của ổ trục 6316/C3VL0241 được thử nghiệm vẫn duy trì trên 2.000 MΩ, trong khi biến thể trước đó chỉ giảm xuống trên 50 MΩ.

(1) Nước có độ dẫn điện nhất định

INSOCOAT là nhãn hiệu đã đăng ký của Tập đoàn SKF.

Theo SKF

Tham khảo thêm:

• Giá bán vòng bi bạc đạn SKF mới nhất 2023

• Ký hiệu và kích thước vòng bi Côn của các hãng SKF - FAG - NSK

• Ý nghĩa và ký hiệu trên vòng bi SKF

• Vòng bi SKF tại Hà Nội - Địa chỉ bán hàng uy tín và đáng tin cậy

• Bạc đạn là gì? Kinh nghiệm lựa chọn bạc đạn