Thiết kế, chế tạo mô hình thí nghiệm sử dụng thiết bị đo nhiệt để phân tích tình trạng làm việc của ổ lăn

Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
MỞ ĐẦU
1. Giới thiệu
Ổ lăn là một trong những chi tiết máy được sử dụng phổ biết nhất trong
các truyền động. Độ tin cậy và độ chính xác của ổ lăn có ý nghĩa quan trọng với
hoạt động tổng thể của các thiết bị, máy móc. Việc phát hiện lỗi và chẩn đoán
tình trạng của ổ lăn trong giai đoạn đầu là cần thiết để tránh những hỏng hóc bất
chợt trong quá trình làm việc.
Trước đây, hầu hết các nghiên cứu về ổ chỉ tập trung vào tăng khả năng
tải, tăng độ bền, nâng cao chất lượng làm việc bằng độ chính xác của ổ. Gần
đây, các nghiên cứu đã tập trung vào hướng nghiên cứu các nguyên nhân gây sai
hỏng ổ bi và cách khắc phục [1-3]. William H. Detweiler đã đưa ra nguyên nhân
phổ biến và cách khắc phục cho ổ bi quá nhiệt [4].
Thông thường, dự báo tình trạng làm việc của ổ thông qua các nhà sản
xuất nhưng trên thực tế thì không được như vậy. Nếu ổ hỏng bất chợt sẽ ảnh
hưởng rất lớn đến quá trình làm việc của hệ thống thiết bị, máy móc. Cho nên,
việc dự báo trước tình trạng của ổ để có kế hoạch khắc phục kịp thời sẽ giúp an
toàn cho người và đảm bảo hệ thống thiết bị hoạt động liên tục.
Khi làm việc ổ thường phát sinh rung, nhiệt, tiếng ồn, Các nhà nghiên
cứu cho rằng, cần phải giám sát tình trạng ổ thông qua các yếu tố này.
Cùng với rung động và tiếng ồn, nhiệt phát sinh là một yếu tố ảnh hưởng
lớn đến chế độ làm việc của ổ cũng như hệ thống thiết bị, máy móc. Lượng nhiệt
phát sinh có thể được tạo ra bởi ma sát, chế độ bôi trơn làm nguội không đúng,
tải bất thường, phản ánh rất rõ tình trạng làm việc của ổ. Cho nên, cần phải
đánh giá tình trạng làm việc của ổ thông qua thông số nhiệt. Giải quyết được vấn
đề này sẽ khai thác tối đa công suất và thời gian sử dụng ổ; chủ động trong việc
kéo dài tuổi thọ ổ trục; đảm bảo hiệu suất vận hành tối đa của các thiết bị, máy
móc; giảm thiểu các sự cố đột xuất gây thiệt hại không nhỏ về chi phí bảo trì,
vận hành cũng như sút giảm năng suất sản xuất của hệ thống thiết bị.
Thực hiện: Tống Hải Yến 1
Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM

Hiện nay, việc sử dụng thiết bị đo nhiệt để giám sát, phân tích, đánh giá
tình trạng làm việc của thiết bị đã được nhiều nhà khoa học các nước quan tâm
nghiên cứu và ứng dụng như: Việc sử dụng nhiệt kế hồng ngoại để phát hiện lỗi
của ổ bi trong điều kiện tải động [5]; dùng nhiệt kế hồng ngoại để kiểm tra, giám
sát tình trạng của ổ bi trong giai đoạn tải trọng động [6]; phân tích các hiệu ứng
nhiệt (nhiệt độ) và ma sát của vòng bi [7] nhưng ở Việt Nam có rất ít các công
trình nghiên cứu về lĩnh vực này được công bố.
Xuất phát từ những đặc điểm và tình hình trên, tác giả chọn đề tài:
"Thiết kế, chế tạo mô hình thí nghiệm sử dụng thiết bị đo nhiệt để phân
tích tình trạng làm việc của ổ lăn".
2. Mục tiêu của nghiên cứu
Dự kiến mục tiêu chung của đề tài: Dự báo được các sai hỏng của ổ lăn để
đảm bảo hiệu suất vận hành tối đa của các thiết bị, giảm các sự cố ngưng máy
bất chợt. Việc này được thực hiện bằng cách giám sát, phân tích tình trạng làm
việc của ổ lăn với thông số chính là nhiệt.
Mục tiêu cụ thể là:
1. Thiết kế, chế tạo mô hình thí nghiệm khảo sát đánh giá tình trạng làm
việc của ổ lăn thông qua thông số nhiệt.
2. Tiến hành thí nghiệm để phân tích, đánh giá thông số nhiệt của ổ lăn,
chẩn đoán các nguyên nhân gây ra sai hỏng ổ lăn nhằm đưa ra lời khuyên hợp
lý.
3. Kết quả dự kiến
- Mô hình thí nghiệm sử dụng thiết bị đo nhiệt để đánh giá tình trạng làm
việc của ổ lăn.
- Dữ liệu xác định tình trạng làm việc của ổ lăn thông qua thông số nhiệt
(thử nghiệm).
4. Phương pháp và phương pháp luận
- Phương pháp nghiên cứu:
Thực hiện: Tống Hải Yến 2
Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM

+ Nghiên cứu thực nghiệm.
+ Nghiên cứu cơ sở.
- Phương pháp luận: Mô hình hóa và hình thành mô hình thử nghiệm.
5. Nội dung luận văn
Chương 1: Ổ lăn và đánh giá tình trạng làm việc của ổ lăn
Chương này tác giả trình bày tổng quan về ổ lăn, các dạng sai hỏng và
biện pháp khắc phục của ổ lăn, một số giải pháp đánh giá tình trạng hỏng của ổ
lăn và định hướng nghiên cứu của đề tài.
Chương 2: Thiết kế, chế tạo mô hình thí nghiệm
Xây dựng được mô hình thí nghiệm và chuẩn bị các thiết bị thí nghiệm.
Chương 3: Thí nghiệm và phân tích kết quả thí nghiệm
Tiến hành thí nghiệm đo nhiệt độ ổ bi với các mẫu đã chọn ta thu được
kết quả dưới dạng bảng biểu, xử lý và phân tích kết quả đạt được.
Chương 4: Kết luận
Chương này tác giả kết luận chung về kết quả của luận văn và đề xuất các
hướng nghiên cứu.
Thực hiện: Tống Hải Yến 3
Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
CHƯƠNG 1: Ổ LĂN VÀ ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG LÀM VIỆC
CỦA Ổ LĂN
1.1. Ổ lăn thường dùng
1.1.1. Giới thiệu chung
Ổ lăn là một dạng của ổ đỡ trục, đây là cơ cấu cơ khí giúp giảm thiểu lực
ma sát bằng cách chuyển ma sát trượt của 2 bộ phận tiếp xúc nhau khi chuyển
động thành ma sát lăn giữa các con lăn hoặc viên bi được đặt cố định trong một
khung hình khuyên.
Cấu tạo ổ lăn bao gồm: Vòng trong, vòng ngoài, vòng cách và con lăn.
Vòng trong và vòng ngoài thường có rãnh để dẫn hướng cho con lăn và để giảm
ứng suất. Vòng trong lắp với ngõng trục, vòng ngoài lắp với gối trục (vỏ máy,
thân máy). Thường vòng trong quay cùng với trục, còn vòng ngoài thì đứng yên,

nhưng cũng có khi vòng ngoài quay cùng với gối trục còn vòng trong đứng yên
cùng với trục
Hình 1. 1: Cấu tạo ổ lăn
1.1.2. Các thông số vận hành của vòng bi
1.2. Các tình trạng hỏng và nguyên nhân gây hỏng ổ lăn
1.2.1. Các hoạt động bất thường, nguyên nhân và biện pháp khắc phục
Nguyên nhân và biện pháp khắc phục các hoạt động bất thường của ổ lăn
[1, 3, 4] được thể hiện trong bảng 1.1 dưới đây:
Thực hiện: Tống Hải Yến 4
Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
Bảng 1. 1: Nguyên nhân và biện pháp khắc phục các hoạt động bất thường của ổ lăn
Hoạt động bất
thường
Nguyên nhân Biện pháp khắc phục
Nhiệt độ tăng
bất thường
1. Khe hở trong quá
mức
Thay thế ổ mới
2. Sự biến dạng trên
vòng bi
Thay thế ổ mới cẩn thận
3. Do quá tải Điều chỉnh lại gối ổ hợp lý
4. Lỗi lắp ráp
Điều chỉnh độ đồng tâm trục với lỗ gối và
độ chính xác lắp ráp.
5. Khuyết tật của
vòng bi
Thay thế ổ mới
6. Dung lượng chất

bôi trơn không đủ
Dung lượng chất bôi trơn chính xác
7. Dầu bôi trơn
không đúng
Thay đổi dầu bôi trơn thích hợp
8. Phương pháp bôi
trơn không đúng.
Thay đổi phương pháp bôi trơn bằng cách
điều chỉnh hoặc thay thế các bộ phận mới.
9. Dầu bôi trơn
- Bôi trơn quá mức.
- Thiếu chất bôi trơn.
- Dầu bôi trơn không
đúng
Giảm lượng chất bôi trơn và lựa chọn loại
mỡ rắn hơn.
Bổ sung thêm chất bôi trơn.
Dùng đúng loại dầu bôi trơn và phương
pháp bôi trơn hợp lý,
10. Sự tiếp xúc bất
thường với đệm kín
khuất khúc và các bộ
phận khác.
Làm kín hợp lý, chế độ lắp và phương
pháp lắp hợp lý.
Tiếng
ồn lạ
Tiếng
ồn lớn
của

kim
loại
Tải bất thường
Chế độ lắp, khe hở trong, tải đặt trước, vị
trí vai thân gối không hợp lý
Lắp ráp sai
Độ chính xác gia công và độ đồng tâm
trục với lỗ gối và độ chính xác lắp ráp
chưa hợp lý.
Bôi trơn không đủ
hoặc không đúng
Bổ sung chất bôi trơn hay lựa chọn chất
bôi trơn khác.
Cọ xát của các chi
tiết quay
Thay đổi thiết kế vòng làm khuất khúc.
Tiếng
ồn lớn
đều
Vết nứt, ăn mòn hay
vết xước trên rãnh
lăn
Thay mới hay làm sạch vòng bi cẩn thận,
cải thiện sự làm kín và sử dụng chất bôi
trơn sạch.
Thực hiện: Tống Hải Yến 5
Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
Có vết lõm Thay mới vòng bi cẩn thận
Sự tróc vảy trên rãnh
lăn

Thay mới vòng bi
Tiếng
ồn lớn
không
đều
Khe hở quá mức
Thay đổi chế độ lắp, khe hở và tải đặt
trước
Sự thâm nhập phần
tử bên ngoài
Thay mới hay làm sạch vòng bi cẩn thận,
cải thiện sự làm kín và sử dụng chất bôi
trơn sạch.
Có vết nứt hoặc tạo
vảy trên các viên bi
Thay mới vòng bi
Rung động quá
mức
Có vết lõm Thay mới vòng bi cẩn thận
Sự tạo vảy Thay mới vòng bi
Lỗi lắp ráp
Đảm bảo sự vuông góc giữa trục và vai lỗ
gối.
Sự thâm nhập phần
tử bên ngoài
Thay mới hay làm sạch vòng bi cẩn thận,
cải thiện sự làm kín và sử dụng chất bôi
trơn sạch.
Sự rò rỉ hay
biến mầu chất

bôi trơn
Quá nhiều chất bôi
trơn. Sự thâm nhập
của các phần tử bên
ngoài hay các hạt
mài.
Giảm lượng chất bôi trơn và lựa chọn loại
mỡ rắn hơn. Thay vòng bi hay chất bôi
trơn. Vệ sinh buồng gối và các bộ phận
bên trong.
1.2.2. Các dạng hỏng thường gặp của ổ lăn
1.3. Một số giải pháp đánh giá tình trạng hỏng Ổ
1.3.1. Theo dõi (giám sát) tình trạng làm việc của ổ lăn dựa trên yếu tố nhiệt
độ
1.3.1.1. Khái quát chung
Tất cả các hệ thống cơ khí nói chung và ổ lăn nói riêng trong quá trình
hoạt động bình thường tạo ra nhiệt năng nên việc theo dõi bức xạ nhiệt để đánh
giá tình trạng hoạt động của chúng là rất cần thiết. Theo [7, 8] các tác giả đã tiến
hành chụp hình ảnh nhiệt bằng hồng ngoại để đánh giá, phân tích tình trạng hoạt
động của ổ lăn: Sử dụng nhiệt kế hồng ngoại để phát hiện lỗi của ổ bi trong điều
kiện tải động [7]; dùng nhiệt kế hồng ngoại để kiểm tra, giám sát tình trạng của
ổ bi trong giai đoạn tải trọng động [8] (Hình 1.10); phân tích các hiệu ứng nhiệt
Thực hiện: Tống Hải Yến 6
Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
(nhiệt độ) và ma sát của vòng bi [9]; Sử dụng nhiệt hồng ngoại để giám sát tình
trạng của ổ bi trong chuẩn đoán lỗi dưới điều kiện bôi trơn [10] (Hình 1.11).
a. Hình ảnh nhiệt theo định lượng của B6204 với chế độ tải trọng động
b. Đồ thị nhiệt độ của B6204 với các tải trọng khác nhau
Hình 1. 2: Hình ảnh nhiệt và đồ thị nhiệt độ của B6204
Thực hiện: Tống Hải Yến 7

Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
a. Đồ thị nhiệt độ ở 1,000 rpm
b. Đồ thị nhiệt độ ở 3,000 rpm
Hình 1. 3: Ghi nhiệt độ hồng ngoại hình ảnh của ổ bi trong chuẩn đoán lỗi
Một trong những vấn đề lớn nhất của các ổ lăn khi hoạt động đó là nhiệt
độ tăng cao quá mức. Nhiệt tăng cao quá mức [5, 6] có thể được tạo ra bởi ma
sát, bôi trơn kém, quá tải, lỗi lắp ráp,…. Khi nhiệt tăng cao quá mức sẽ dẫn đến
những hư hỏng khó lường làm ảnh hưởng đến hoạt động của cả hệ thống máy
móc.
Giám sát nhiệt độ là một trong những kỹ thuật không thể thiếu của giám
sát tình trạng. Đối với mỗi chi tiết, nhiệt độ thay đổi có thể biểu hiện của những
hư hỏng ban đầu. Nếu không được giám sát, phát hiện và hiệu chỉnh kịp thời thì
Thực hiện: Tống Hải Yến 8
Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
đôi khi chỉ cần một hư hỏng nhỏ của những chi tiết này cũng có thể làm cho một
thiết bị hoặc cả nhà máy ngừng hoạt động.
Ngày nay có rất nhiều phương pháp giám sát nhiệt độ khác nhau tùy thuộc
vào tình trạng của thiết bị cần giám sát như: Đang đứng yên, đang chuyển động,
khó tiếp xúc hay không thể tiếp xúc mà từ đó sử dụng các phương pháp giám sát
nhiệt độ thích hợp.
1.3.1.2. Phương pháp theo dõi (giám sát) nhiệt độ
- Phương pháp chủ quan:
Phương pháp chủ quan chủ yếu là dùng các giác quan như: Thị giác, xúc
giác và khứu giác để kiểm tra sơ bộ nên thường kém chính xác. Tuy nhiên trong
một vài trường hợp phương pháp này gần như là duy nhất.
- Phương pháp khách quan:
Trong kỹ thuật giám sát nhiệt độ, phương pháp giám sát khách quan được
áp dụng cho hầu hết các thiết bị hay các hệ thống điều khiển quá trình. Có hai
phương pháp giám sát nhiệt độ khách quan: Phương pháp tiếp xúc và phương
pháp không tiếp xúc.

+ Phương pháp tiếp xúc: Phương pháp này khá phổ biến để giám sát nhiệt
độ. Những thiết bị của phương pháp này hầu hết là sử dụng đơn giản, cho
kết quả chính xác và đáng tin cậy. Có thể dùng nhiều loại cảm biến khác
nhau để nối với dụng cụ đo tùy theo hình dáng hay tính chất của môi
trường đo.
+ Phương pháp không tiếp xúc: Phương pháp không tiếp xúc tiến bộ nhất
hiện nay là kỹ thuật dùng tia hồng ngoại. Mọi vật đi qua điểm không tuyệt
đối sẽ phát xạ một trường điện từ tùy theo nhiệt độ, được gọi là các tia
hồng ngoại. Thiết bị dùng tia hồng ngoại sẽ dò tìm các tia hồng ngoại đã
phát ra từ đối tượng và chuyển thành tín hiệu để xử lý.
Kỹ thuật tia hồng ngoại dùng để đo nhiệt độ mà không cần tiếp xúc đến
đối tượng đo. Kỹ thuật này được ứng dụng rất hiệu quả trong công tác bảo trì
Thực hiện: Tống Hải Yến 9
Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
các chi tiết và thiết bị. Bằng phương pháp này, có thể đo được nhiệt độ của thiết
bị mà không cần ngừng máy.
1.3.1.3. Thiết bị giám sát nhiệt độ bằng phương pháp không tiếp xúc
1.3.2. Theo dõi và phân tích rung động
1.3.3. Theo dõi và phân tích dầu bôi trơn
1.3.4. Kỹ thuật NDT
1.3.5. Kỹ thuật siêu âm
1.4. Kết luận chương
Chương này trình bày về các vấn đề sau:
- Ổ lăn là chi tiết máy có vai trò quan trọng trong hệ thông cơ khí, đặc biệt
là trong các hệ thống chuyển động quay. Các hoạt động bất thường và các
sai hỏng thường gặp của Ổ lăn có ảnh hưởng rất lớn tới hiệu suất vận
hành tối đa của các thiết bị, các sự cố ngưng máy bất chợt, chi phí sửa
chữa.
- Một số phương pháp theo dõi (giám sát) tình trạng làm việc để chuẩn
đoán hư hỏng của Ổ lăn đã được liệt kê và phân tích. Hiện nay có một số

phương pháp theo dõi tình trạng làm việc để chuẩn đoán hư hỏng ổ lăn
theo các yếu tố: Nhiệt độ, rung động, dầu bôi trơn, kỹ thuật NDT, kỹ thuật
siêu âm.
- Hiện nay ở nước ta việc theo dõi tình trạng làm việc của ổ lăn dựa trên
yếu tố nhiệt độ còn hạn chế.
Thực hiện: Tống Hải Yến 10
Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM
2.1. Mô hình thí nghiệm thu nhận tín hiệu nhiệt
2.1.1. Sơ đồ chung của mô hình thí nghiệm
Hình 2. 1: Mô hình thí nghiệm để đo nhiệt độ Ổ lăn trong quá trình làm việc
Hình 2. 2: Sơ đồ khối mô hình thực nghiệm thu nhận tín hiệu nhiệt
Các phần tử cơ bản: Động cơ điện, bộ truyền đai, trục, gối ổ và ổ bi, bộ
phận tạo tải, giá đỡ, thiết bị đo nhiệt (cảm biến nhiệt).
Thực hiện: Tống Hải Yến 11
Động cơ
Bộ
truyền
đai
Bộ phận
tạo tải
Giá đỡ
Gối ổ và
ổ bi
Trục
Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
Ngoài mô hình trên, tác giả đã sử dụng thêm mô hình máy đo ma sát –
mòn của NCS Nguyễn Văn Giáp – Trường ĐH Kỹ thuật công nghiệp – Đại học
thái nguyên [2] có bộ phận lắp ổ bi côn 30304 và tiến hành theo dõi nhiệt độ làm
việc của ổ bi côn khi lắp đúng và khi thay đổi khe hở của nó.

Hình 2. 3: Mô hình của máy đo ma sát - mòn.
2.1.2. Thiết bị đo nhiệt độ không tiếp xúc AZ8857
- AZ 8857 là thiết bị đo nhiệt độ không tiếp xúc bằng tia hồng ngoại.
Hình 2. 4: Thiết bị đo nhiệt độ không tiếp xúc bằng tia hồng ngoại AZ 8857
2.1.3. Thiết kế, chế tạo các chi tiết của mô hình thí nghiệm
2.2. Lắp ghép các chi tiết để tạo thành mô hình hoàn chỉnh
Ngoài các chi tiết chính đã được thiết kế và chế tạo ở trên, để hoàn thiện
mô hình thí nghiệm này các đai ốc, vòng đệm đã được đưa vào để lắp ghép. Dựa
Thực hiện: Tống Hải Yến 12
Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
vào bản vẽ lắp và mô hình thí nghiệm xây dựng được, tiến hành lắp ghép các chi
tiết đã chế tạo thành mô hình hoàn chỉnh.
Hình 2. 5: Bản vẽ lắp mô hình thí nghiệm
Hình 2. 6: Mô hình thí nghiệm sau khi lắp ráp hoàn chỉnh
2.3. Kết luận chương
Chương này đã trình bày thiết kế mô hình thí nghiệm sử dụng thiết bị đo
nhiệt để phân tích tình trạng làm việc của ổ lăn. Sau khi thiết kế, mô hình này đã
được lắp ráp hoàn chỉnh. Tại các gối ổ đã được lót đệm cao su để tránh nhiệt từ
Ổ truyền sang khung giá đỡ gây thất thoát nhiệt độ nhằm đảm bảo nhiệt độ đo
chính xác. Ngoài ra tác giả cũng đưa thêm mô hình để khảo sát thêm về nhiệt độ
làm việc đối với ổ bi côn khi lắp đúng và khi đã điều chỉnh khe hở của nó.
Thực hiện: Tống Hải Yến 13
Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
CHƯƠNG 3: THÍ NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
3.1. Thiết lập thí nghiệm
3.1.1. Các trang thiết bị thí nghiệm
- Thiết bị đo nhiệt độ không tiếp xúc AZ 8857: Đây là thiết bị đo nhiệt độ
không tiếp xúc bằng tia hồng ngoại do Đài loan sản xuất với các thông số
kỹ thuật đã được thể hiện trong bảng 2.1.
- Mô hình thí nghiệm để đo nhiệt độ Ổ lăn trong quá trình làm việc: Mô

hình này đã được thiết kế, chế tạo với độ cứng vững được đảm bảo và có
đệm lót cao su tránh sự truyền nhiệt ở Ổ lăn sang khung giá đỡ.
3.1.2. Lắp đặt các thiết bị thí nghiệm
3.1.3. Trình tự thực hiện thí nghiệm
3.1.3.1. Trình tự thực hiện thí nghiệm với mô hình đã thiết kế
3.1.3.2. Trình tự thí nghiệm với mô hình máy đo ma sát - mòn
3.2. Kết quả thí nghiệm
3.2.1. Kết quả thí nghiệm với mô hình thiết kế
- Thí nghiệm 1: Với tải trọng tương ứng là m = 5kg, tốc độ quay của động
cơ n = 1360 vg/ph, kết quả đo nhiệt độ các ổ bi được thể hiện ở bảng 3.2.
Bảng 3. 1: Kết quả đo nhiệt độ của ổ bi với tải trọng m = 5kg
Thời gian
(phút)
5kg - Nhiệt độ (
o
C)
Ổ hỏng Ổ cũ Ổ mới
0 25 25 25
10 27.5 26.3 26.5
20 29.2 27.1 27.2
30 31.4 28.6 28.3
40 34.8 30.2 28.6
50 36.4 32.7 29.2
60 38.9 33.2 29.8
70 41.5 35.9 30.5
80 44.8 37.4 31.2
90 48.7 39.2 31.6
Thực hiện: Tống Hải Yến 14
Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
100 50.9 41.1 32

110 51.5 41.5 32.3
120 51.8 41.7 32.5
Hình 3. 1: Đồ thị mô tả nhiệt độ của ổ bi khi tải trọng tương ứng m = 5kg
- Thí nghiệm 2: Với tải trọng tương ứng là m = 10kg, tốc độ quay của
động cơ n = 1360 vg/ph, kết quả đo nhiệt độ các ổ bi được thể hiện trong
bảng 3.3.
Bảng 3. 2: Kết quả đo nhiệt độ của ổ bi với tải trọng tương ứng là m = 10kg
Thời gian
(phút)
10kg - Nhiệt độ (
o
C)
Ổ hỏng Ổ cũ Ổ mới
0 25 25 25
10 28.3 27 26.5
20 30.5 28.8 27.5
30 35.8 30.4 28.5
40 38.5 32.9 29.6
50 39.9 35.9 30.2
60 42.7 38.2 31.1
70 46.5 40.8 32.4
80 51.8 42.7 33.1
90 53.6 44.8 33.7
100 56.9 45.9 34
110 58.4 46.6 34.4
120 58.7 46.8 34.5
Thực hiện: Tống Hải Yến 15
Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
Hình 3. 2: Đồ thị mô tả nhiệt độ của ổ bi khi tải trọng tương ứng m = 10kg
- Thí nghiệm 3: Với tải trọng tương ứng là m = 15kg, tốc độ quay của

động cơ n = 1360 vg/ph, kết quả đo nhiệt độ của các ổ bi được thể hiện
trong bảng 3.4.
Bảng 3. 3: Kết quả đo nhiệt độ của ổ bi với tải trọng tương ứng là m = 15kg
Thời gian
(phút)
15kg- Nhiệt độ (
o
C)
Ổ hỏng Ổ cũ Ổ mới
0 25 25 25
10 29.7 27.8 26.9
20 31.6 30.3 27.5
30 36.5 32.9 28.7
40 41.7 35.7 29.9
50 45.3 37.5 30.5
60 49.9 38.9 31.7
70 52.6 40.1 32.9
80 54.2 42.1 33.6
90 57.9 45.8 34.3
100 59.6 48.6 35.7
110 60.9 50.1 36.1
120 61.2 50.3 36.2
Thực hiện: Tống Hải Yến 16
Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
Hình 3. 3: Đồ thị mô tả nhiệt độ của ổ bi khi tải trọng tương ứng m = 15kg
Từ kết quả được thể hiện trong các bảng 3.2; bảng 3.3; bảng 3.4 và các đồ
thị ta thấy:
- Với cùng thời gian theo dõi nhiệt độ, cùng tải trọng tác dụng thì ổ hỏng đã
làm việc được 6000 giờ nhiệt độ sinh ra trong quá trình làm việc cao hơn
so với ổ cũ đã làm việc được 4000 giờ và ổ mới.

- Nhiệt độ các ổ tăng khi tăng tải trọng tác dụng lên ổ. Khi tăng tải trọng thi
ổ hỏng sinh nhiệt nhanh hơn, cao hơn ổ cũ và ổ mới.
Nguyên nhân dẫn đến vấn đề trên là do các bề mặt làm việc trong, ngoài ổ
bi và bi xuất hiện mòn không đều, khe hở hướng kính lớn. Cho nên, trong
quá trình làm việc ma sát của các bề mặt trượt (mặt đầu của các con lăn
với cạnh bên, bề mặt vòng cách với bề mặt con lăn) lớn, cộng thêm sự va
đập giữa con lăn với các bề mặt tiếp xúc lớn dẫn đến việc sinh nhiệt của ổ
bi lớn.
3.2.2. Kết quả thí nghiệm với mô hình máy đo ma sát - mòn
- Khi chưa điều chỉnh khe hở của ổ bi côn:
+ Thí nghiệm 1: Với tải trọng đặt lên mô hình là m = 10kg, kết quả đo
nhiệt độ ổ bi côn được thể hiện trong bảng 3.5.
Thực hiện: Tống Hải Yến 17
Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
Bảng 3. 4: Kết quả đo nhiệt độ của ổ bi côn với tải trọng m = 10kg
Thời
gian
(phút)
Nhiệt độ ứng với các tốc độ (
o
C)
450 vg/ph 900 vg/ph 1500 vg/ph
0 24 25 25.4
10 26.5 26.7 28.3
20 26.8 27.1 29.1
30 27.1 27.5 30.5
40 27.5 28 31.7
50 28.3 29.6 33.4
60 29 29.3 35
70 30.9 31.8 36.2

80 31.2 32.8 36.5
90 32.5 33.4 36.7
100 32.8 34.2 37.1
110 32.5 34.8 37.2
120 32.7 34.5 37.4
Hình 3. 4: Đồ thị mô tả nhiệt độ của ổ bi côn khi tải trọng m = 10kg
+ Thí nghiệm 2: Với tải trọng đặt lên mô hình là m = 20kg, kết quả đo
nhiệt độ ổ bi côn được thể hiện trong bảng 3.6.
Bảng 3. 5: Kết quả đo nhiệt độ của ổ bi côn với tải trọng m = 20kg
Thời
gian
(phút)
Nhiệt độ ứng với các tốc độ (
o
C)
450 vg/ph 900 vg/ph 1500 vg/ph
0 24 25 25.4
10 27.1 27.8 28.5
Thực hiện: Tống Hải Yến 18
Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
20 27.8 28.3 29.1
30 28.5 28.9 30.5
40 28.9 29.8 31.9
50 29.5 31.7 34.7
60 30.1 33.8 36.8
70 31.2 34.1 37.5
80 32.1 34.8 38.3
90 32.8 35 38.8
100 33.5 36.1 39.3
110 34.1 36.6 39.5

120 34.3 36.8 39.7
Hình 3. 5: Đồ thị mô tả nhiệt độ của ổ bi côn khi tải trọng m = 20kg
Từ bảng 3.5; 3.6 và các đồ thị ta thấy, nhiệt độ của ổ phụ thuộc vào tốc độ
làm việc của ổ. Khi tốc độ làm việc càng tăng thì nhiệt độ của ổ cũng tăng
theo. Tải trọng tăng thì nhiệt độ của ổ cũng tăng.
- Khi điều chỉnh khe hở ổ bi côn:
+ Thí nghiệm 1: Mô hình chạy với chế độ không tải, kết quả đo nhiệt độ
được thể hiện trong bảng 3.7.
Bảng 3. 6: Kết quả đo nhiệt độ của ổ bi côn với chế độ chạy không tải
Thời
gian
(phút)
Nhiệt độ ứng với các tốc độ (
o
C)
450 vg/ph 900 vg/ph 1500 vg/ph
0 24 24 24
10 27 27.3 27.7
20 30 30.2 30.5
30 31 31.1 31.3
Thực hiện: Tống Hải Yến 19
Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
40 33.8 33.8 33.9
50 33.8 33.8 33.9
60 33.8 33.8 33.9
70 33.8 33.8 33.9
80 33.8 33.8 33.9
90 33.8 33.8 33.9
100 33.8 33.8 33.9
110 33.8 33.8 33.9

120 33.8 33.8 33.9
Hình 3. 6: Đồ thị mô tả nhiệt độ của ổ bi côn khi chạy với chế độ không tải
+ Thí nghiệm 2: Mô hình chạy với tải trọng m = 10kg, kết quả đo nhiệt độ
được thể hiện trong bảng 3.8.
Bảng 3. 7: Kết quả đo nhiệt độ của ổ bi côn với tải trọng m = 10kg
Thời
gian
(phút)
Nhiệt độ ứng với các tốc độ (
o
C)
450 vg/ph 900 vg/ph 1500 vg/ph
0 24 24.5 25
10 29.8 30.5 34.5
20 33.5 34.2 38.4
30 34.9 37.8 44
40 36.1 40.1 46.6
50 37.5 42.3 47.7
60 38.7 43.6 48.1
70 39.9 44.7 51.3
80 40.3 45.5 51.6
Thực hiện: Tống Hải Yến 20
Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
90 41.7 47.2 52.5
100 42.4 48.5 52.7
110 42.9 48.7 52.9
120 43 49 53
Hình 3. 7: Đồ thị mô tả nhiệt độ của ổ bi côn khi chạy với tải trọng m = 10kg
+ Thí nghiệm 3: Mô hình chạy với tải trọng m = 20kg, kết quả đo nhiệt độ
được thể hiện trong bảng 3.9.

Bảng 3. 8: Kết quả đo nhiệt độ của ổ bi côn với tải trọng m = 20kg
Thời
gian
(phút)
Nhiệt độ ứng với các tốc độ (
o
C)
450 vg/ph 900 vg/ph 1500 vg/ph
0 24 25 25.4
10 30.1 31.7 34.5
20 33.8 35.5 39.9
30 35.5 39.8 45.5
40 38.9 41.7 47.7
50 41.1 43.9 49.9
60 42.2 46.4 51.2
70 43.8 49.3 53.1
80 45.5 50.9 54.5
90 47.7 53.8 56.9
100 48.9 54.5 57.8
110 50.1 55.1 59.5
120 50.3 55.7 59.8
Thực hiện: Tống Hải Yến 21
Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
Hình 3. 8: Đồ thị mô tả nhiệt độ của ổ bi côn khi chạy với tải trọng m = 20kg
Từ bảng 3.7; 3.8; 3.9 và các đồ thị cho thấy, khi chạy không tải thì nhiệt
độ của ổ không thay đổi, không phụ thuộc vào tốc độ làm việc của ổ.
Nhiệt độ của ổ tăng nhanh và nhiều hơn so với khi không thay đổi khe hở
của ổ. Tốc độ gia nhiệt của ổ tăng khi tải trọng tăng và tốc độ làm việc của ổ
tăng.
Từ các kết quả đo được từ mô hình thí nghiệm và các phân tích trên có

một số đánh giá như sau:
- Ở chế độ không tải tốc độ gia nhiệt của ổ bi không phụ thuộc vào tốc độ
làm việc của ổ.
- Tốc độ gia nhiệt của ổ bi phụ thuộc vào thời gian đã làm việc của ổ.
- Với cùng chế độ tải trọng, tốc độ gia nhiệt của ổ phụ thuộc vào tốc độ làm
việc của ổ.
Từ đó ta có một số khuyến cáo trong quá trình sử dụng ổ:
- Giới hạn tốc độ làm việc của ổ theo chế độ tải trọng: Với các ổ bi làm
việc với tải trọng nhỏ thì có thể làm việc ở tốc độ cao.
- Khi máy làm việc dần đến ổn định nhiệt độ thì sự chênh lệch nhiệt độ của
các loại ổ (ổ mới, ổ cũ, ổ hỏng) được phân biệt rõ rệt theo thời gian làm
việc của ổ.
- Chế độ làm việc của ổ dựa theo tải trọng và tốc độ vòng quay thì nhiệt độ
làm việc của ổ cũng thay đổi dẫn đến việc cần phải theo dõi nhiệt độ của
các ổ quan trọng nhằm đảm bảo an toàn cho máy.
Thực hiện: Tống Hải Yến 22
Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
3.3. Kết luận chương
Thông qua số liệu đo nhiệt độ và tiến hành đánh giá các triệu chứng hư
hỏng của ổ bi theo tín hiệu đo độ theo miền thời gian với các đặc trưng khi ổ bi
xuất hiện các triệu chứng hư hỏng. Kết quả thí nghiệm và phân tích tác giả rút ra
được một số kết luận sau:
- Theo các biểu đồ nhiệt của thí nghiệm nhận thấy tốc độ gia tăng nhiệt độ
liên quan đến thời gian làm việc của ổ, tốc độ gia tăng nhiệt độ của ổ cũ
hỏng lớn nhất;
- Trong chế độ làm việc tải trọng, tốc độ ổn định có thể phát hiện tình trạng
bất thường của ổ bằng đo nhiệt để kịp thời dừng máy bảo dưỡng, thay thế
và thay đổi chế độ bôi trơn, làm nguội.
Thực hiện: Tống Hải Yến 23
Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN
4.1 . Các kết quả đã đạt được
Qua khảo sát kết quả nghiên cứu về độ tin cậy và chẩn đoán hư hỏng ổ
của các thiết bị, máy móc, thì hiện nay trong kỹ thuật có rất nhiều các phương
pháp đánh giá độ tin cậy và chẩn đoán hư hỏng như thông qua phương pháp
chẩn đoán dựa vào các thông số biểu hiện của ổ như nhiệt độ, rung động, tiếng
ồn,… sử dụng các thiết bị đo hiện đại. Trong luận văn này, tác giả sử dụng
phương pháp chẩn đoán hư hỏng của ổ bi thông qua phân tích các tín hiệu đo
nhiệt độ ổ bi ở các chế độ làm việc khác nhau. Căn cứ vào số liệu đo nhiệt, tác
giả tiến hành đánh giá các dạng hư hỏng của ổ bi thông qua các thông số biểu
hiện của ổ như tốc độ gia tăng giá trị nhiệt độ lớn nhất, giá trị nhiệt độ khi ổ bi
thay đổi tải trọng hoặc đã xuất hiện hư hỏng. Một số kết quả của luận văn đạt
được:
- Đã thiết kế, chế tạo được mô hình đo nhiệt độ ổ bi ở các chế độ tải trọng
khác nhau; đã đưa ra được giải pháp thí nghiệm để kiểm nghiệm nhiệt độ
làm việc của các loại ổ bi phù hợp với tình hình thực tế.
- Dựa vào thiết bị của nhà trường và tự bản thân tác giả đầu tư mua các
thiết bị cảm biến đo nhiệt hồng ngoại. Mô hình thí nghiệm đo không tiếp
xúc sử dụng thiết bị đo nhiệt bằng hồng ngoại, đảm bảo kiểm nghiệm
được tình trạng nhiệt độ của ổ theo thời gian ổ, theo tải trọng, theo tốc độ
vòng quay của ổ.
- Kết quả đánh giá trang thái kỹ thuật ổ bi thông qua tín hiệu đo nhiệt, luận
văn rút ra được một số kết luận sau:
+ Đối với ổ mới và ổ cũ, qua các thí nghiêm nhận thấy: (1) tốc độ gia
tăng nhiệt độ ổ cũ là lớn nhất trong mọi miền tốc độ, tải trọng; (2) xuất
hiện nhiệt độ cao trong các trường hợp tải trọng lớn có thể là do tăng
ma sát trên ổ bi; (3) không chênh lệch nhiệt độ trong trường hợp không
tải ở các miền tốc độ khác nhau với các ổ mới, điều đó có thể kết luận
ổ bi không xuất hiện các hư hỏng;
Thực hiện: Tống Hải Yến 24

Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
+ Đối với ổ hỏng nhận thấy rằng: (1) nhiệt độ lớn nhất khi ổ bi tăng tải
và khi trạng thái kỹ thuật ổ bi chuyển trạng thái tốt sang trạng thái kỹ
thuật xấu; (2) dựa vào đặc trưng nhiệt độ đo có thể kết luận vòng trong
và vòng ngoài và bi lăn của ổ bi đều xuất hiện dấu hiệu các hư hỏng.
- Mô hình và thiết bị này sẽ sử dụng hữu ích để đào tạo đại học và sau đại
học Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiêp Thái nguyên về chuyên đề chẩn
đoán ổ bi.
4.2 . Đề xuất các hướng nghiên cứu
Kết quả nghiên cứu luận văn này đã có những đóng góp trong kỹ thuật
chuẩn đoán các hư hỏng của ổ bi, và có giá trị quan trọng trong công tác đào tạo,
tuy nhiên luận văn còn một số hạn chế sẽ cần phải tiến hành nghiên cứu tiếp
theo như:
- Thiết kế mới mô hình thí nghiệm đo nhiệt với phổ rộng, ít bị nhiễu;
- Sử dụng các thiết bị phân tích kết quả đo tiên tiến để đánh giá các dạng hư
hỏng của ổ bi được chính xác hơn;
- Thu thập và phân tích phổ nhiệt để tiến hành đánh giá được nhiều dạng hư
hỏng của ổ bi;
- Đánh giá nhiều chủng loại ổ bi khác nhau với các tốc độ khác nhau;
- Thiết kế lắp đặt được hệ thống theo dõi nhiệt độ của các ổ quan trọng theo
giải pháp tích hợp vào hệ thống kỹ thuật như một hệ thống an toàn.
Thực hiện: Tống Hải Yến 25