Tiêu Chuẩn Thiết Kế Độ Hở Bạc Lót Than Chì Carbon và Hướng Dẫn Kiểm Soát Dung Sai

Không có bảng khe hở chung áp dụng cho tất cả bạc lót than chì carbon: 0,0015–0,0025 × đường kính trục cho nước, 0,001–0,002 × cho dầu, 0,002–0,003 × cho khí chỉ là điểm khởi đầu, không phải câu trả lời cuối cùng. Khe hở quá nhỏ sẽ làm bạc lót kẹt và cháy; quá lớn sẽ gây rung và ồn. Hệ số giãn nở nhiệt của than chì carbon chỉ bằng 1/3 đến 1/2 thép, nên dịch vụ nhiệt độ cao cần kiểm tra khe hở riêng, và bạc lót mới cần chạy rà 24–100 giờ. Bài viết này cung cấp các giá trị khuyến nghị theo môi chất, phương pháp phân bổ dung sai và kỹ thuật kiểm tra.

1. Nguyên tắc cơ bản trong thiết kế khe hở

1.1 Chức năng của khe hở

Khe hở giữa bạc lót than chì carbon và trục có ba chức năng chính:

• Tạo màng dầu bôi trơn hoặc hỗ trợ tải trọng thủy động
• Bù trừ sự giãn nở nhiệt khác nhau giữa các vật liệu
• Đáp ứng dung sai gia công và dự phòng mòn

1.2 Nguy cơ khi khe hở quá nhỏ

• Ma sát khô trước khi màng dầu hình thành khi khởi động, gây cháy bạc lót
• Khe hở tiếp tục giảm khi nhiệt độ tăng (nếu trục giãn nở nhiều hơn bạc lót)
• Khó lắp ráp và trục bị kẹt

1.3 Nguy cơ khi khe hở quá lớn

• Giảm khả năng chịu tải của màng dầu, gây rung động
• Giảm độ chính xác vận hành, tăng độ lệch tâm hướng kính
• Tăng rò rỉ môi chất (đối với bạc lót đệm kín)

2. Giá trị khe hở khuyến nghị cho các môi chất khác nhau

2.1 Môi chất nước

Khe hở khuyến nghị cho bạc lót than chì carbon bơm nước:

• Trục <50 mm: 0,075-0,125 mm (tỷ lệ khe hở 0,0015-0,0025)
• Trục 50-100 mm: 0,10-0,25 mm (tỷ lệ khe hở 0,002-0,0025)
• Trục 100-200 mm: 0,20-0,50 mm (tỷ lệ khe hở 0,002-0,0025)

Nước có độ nhớt thấp và cần khe hở lớn hơn để hình thành màng thủy động. Khe hở quá nhỏ có nguy cơ làm bay hơi màng nước và ma sát khô.

2.2 Môi chất dầu

Khe hở khuyến nghị cho bơm dầu và hộp số:

• Trục <50 mm: 0,05-0,10 mm (tỷ lệ khe hở 0,001-0,002)
• Trục 50-100 mm: 0,075-0,20 mm (tỷ lệ khe hở 0,0015-0,002)
• Trục 100-200 mm: 0,15-0,40 mm (tỷ lệ khe hở 0,0015-0,002)

Dầu có độ nhớt cao cung cấp khả năng chịu tải mạnh, cho phép giảm khe hở.

2.3 Môi chất khí

Khe hở khuyến nghị cho máy nén và quạt:

• Trục <50 mm: 0,10-0,15 mm (tỷ lệ khe hở 0,002-0,003)
• Trục 50-100 mm: 0,15-0,30 mm (tỷ lệ khe hở 0,003-0,003)
• Trục 100-200 mm: 0,30-0,60 mm (tỷ lệ khe hở 0,003-0,003)

Khí không có tác dụng bôi trơn, cần khe hở lớn hơn để tránh tiếp xúc trực tiếp. Tính tự bôi trơn của than chì carbon sẽ bù đắp cho điều này.

3. Ảnh Hưởng của Sự Giãn Nở Nhiệt Đến Độ Hở

3.1 Sự Khác Biệt Hệ Số Giãn Nở Vật Liệu

• Than chì carbon: (4-6)×10⁻⁶/°C
• Thép (trục): (11-13)×10⁻⁶/°C
• Thép không gỉ (trục): (16-18)×10⁻⁶/°C
• Đồng thau (trục): (20-21)×10⁻⁶/°C

Hệ số giãn nở của than chì carbon thấp hơn nhiều so với trục kim loại, do đó độ hở tăng lên khi nhiệt độ tăng.

3.2 Kiểm Tra Ở Nhiệt Độ Cao

Ví dụ: trục 50 mm, nhiệt độ làm việc 200°C, trục thép:

• Độ hở môi trường: 0.10 mm
• Giãn nở trục: 50 × 13×10⁻⁶ × 180 = 0.117 mm
• Giãn nở lỗ bạc lót: 50 × 5×10⁻⁶ × 180 = 0.045 mm
• Độ hở ở nhiệt độ cao: 0.10 + (0.117 - 0.045) = 0.172 mm

Độ hở tăng từ 0.10 mm lên 0.172 mm, tăng 72%, cần được tính toán đầy đủ trong thiết kế.

3.3 Kiểm Tra Ở Nhiệt Độ Thấp

Trong điều kiện nhiệt độ thấp (ví dụ bơm oxy lỏng -183°C), sự co lại của trục lớn hơn sự co lại của bạc lót, làm giảm độ hở. Cần kiểm tra đặc biệt để tránh kẹt trục.

4. Dự Phòng Mài Mòn Chạy Mòn và Phân Bổ Dung Sai

4.1 Mài Mòn Chạy Mòn

Bạc lót than chì mới cần 24-100 giờ chạy mòn, trong thời gian này lỗ bạc mòn 0.01-0.03 mm khi các gờ nhỏ được làm mịn, tạo thành bề mặt làm việc ổn định. Độ hở thiết kế nên bao gồm dự phòng chạy mòn, thường là 0.02-0.05 mm.

4.2 Nguyên Tắc Phân Bổ Dung Sai

• Lỗ bạc lót: H7 hoặc H8 (lỗ cơ bản)
• Trục: k6 hoặc h6 (trục cơ bản)
• Độ trụ: ≤0.005 mm
• Độ đồng tâm: ≤0.01 mm
• Độ nhám bề mặt: trục Ra 0.4-0.8 μm, lỗ bạc Ra 0.8-1.6 μm

4.3 Độ Cứng Trục

• Điều kiện chung: HRC ≥ 45
• Tải nặng tốc độ cao: HRC ≥ 55
• Điều kiện ăn mòn: thép không gỉ hoặc mạ crôm, độ cứng HV ≥ 800

5. Phương Pháp Kiểm Tra Độ Hở

5.1 Dụng Cụ Đo

• Thước đo trong (độ chính xác 0.001 mm): đo lỗ bạc lót
• Thước đo ngoài (độ chính xác 0.001 mm): đo đường kính trục
• Thước đo khe hở (0.02-0.5 mm): đo độ hở thô
• Đồng hồ so: đo độ lệch tâm quay

5.2 Các Bước Đo

1.Đo đường kính lỗ bạc tại 3 mặt cắt ngang (trên, giữa, dưới) theo 2 hướng vuông góc

2.Đo đường kính trục tại vị trí tương ứng

3.Tính độ hở tại mỗi vị trí, lấy giá trị nhỏ nhất

4.Kiểm tra độ trụ và độ đồng tâm

5.3 Giám Sát Trực Tuyến

Đối với thiết bị quan trọng, cảm biến dịch chuyển dòng điện xoáy hoặc cảm biến quang học sợi quang cho phép giám sát độ hở trực tuyến. Khi độ hở vượt quá 1.5-2 lần giá trị ban đầu, cần xem xét thay bạc lót.

6. Ví Dụ Ứng Dụng Tiêu Biểu

6.1 Bạc Lót Than Chì Bơm Ly Tâm

Điều kiện: nước, trục 60 mm, 2950 vòng/phút, 80°C

• Độ hở thiết kế: 0.12 mm (môi trường)
• Dung sai: lỗ bạc φ60H7 (+0.030/0), trục φ60k6 (+0.021/+0.002)
• Dự phòng chạy mòn: 0.03 mm
• Kiểm tra nhiệt độ cao: độ hở tăng 0.04 mm ở 80°C, thực tế 0.16 mm, trong giới hạn

6.2 Bạc Lót Than Chì Máy Nén

Điều kiện: khí, trục 80 mm, 6000 vòng/phút, 120°C

• Độ hở thiết kế: 0.20 mm (môi trường)
• Dung sai: lỗ bạc φ80H8 (+0.046/0), trục φ80h6 (0/-0.019)
• Dự phòng chạy mòn: 0.05 mm
• Kiểm tra nhiệt độ cao: độ hở tăng 0.08 mm ở 120°C, thực tế 0.28 mm, đáp ứng yêu cầu môi trường khí

Kết luận

Thiết kế khe hở hợp lý và kiểm soát dung sai của bạc lót than chì carbon là những yếu tố kỹ thuật then chốt đảm bảo vận hành thiết bị ổn định và kéo dài tuổi thọ sử dụng. Thông qua tính toán khe hở khoa học, phân bổ dung sai nghiêm ngặt và kiểm tra chính xác, các đặc tính ưu việt của than chì carbon có thể được khai thác tối đa. Huahao Sealing Co., Ltd. sở hữu thiết bị gia công chính xác và năng lực kiểm tra toàn diện, cung cấp dịch vụ thiết kế và sản xuất bạc lót than chì carbon theo yêu cầu. Vui lòng liên hệ đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi để nhận tư vấn lựa chọn chi tiết.