Cách chọn mỡ bôi trơn cho bánh răng nhựa

Nhựa dễ dàng là một trong những vật liệu linh hoạt nhất mà con người đã phát triển và đã cách mạng hóa hầu hết các ngành công nghiệp và thay đổi thói quen tiêu dùng, cả tốt hơn và xấu hơn. Với giá thành rẻ và dễ sản xuất, nhựa nhanh chóng trở thành một vật liệu thay thế cho các vật liệu kỹ thuật như thép, gỗ hoặc bê tông. Vì những lý do tương tự, một số công ty đã sử dụng bánh răng nhựa thay cho kim loại.

Cũng giống như các bánh răng kim loại tiêu chuẩn, bôi trơn là một khía cạnh cần thiết khi sử dụng bánh răng nhựa. Tuy nhiên, sự tương đồng về hóa học của chất dẻo với hầu hết các chất bôi trơn có thể được chứng minh là có vấn đề. Chất bôi trơn nào thích hợp cho bánh răng nhựa? Chất bôi trơn có thực sự cần thiết không?

Tại sao bánh răng nhựa được sử dụng?

Thoạt nhìn, nhựa có vẻ giống như một vật liệu không thực tế cho bánh răng. Xét cho cùng, chúng kém bền hơn nhiều và dễ bị mài mòn hơn so với kim loại. Tuy nhiên, thực tế vẫn là bánh răng nhựa là thành phần thiết yếu trong nhiều cơ sở thương mại và công nghiệp. Ngày nay, nhiều nhà máy chế biến thực phẩm, nhà sản xuất hóa chất và thiết bị y tế sử dụng bánh răng nhựa ở các mức độ khác nhau.

Bánh răng nhựa vượt trội trong các lĩnh vực mà kim loại đặc biệt dễ bị tổn thương. Chúng rẻ, dễ chế tạo, nhẹ, hoạt động nhẹ nhàng và không bị rỉ sét. Những phát triển hiện đại trong công nghệ sản xuất nhựa đã làm cho bánh răng nhựa trở thành một sự thay thế khả thi hơn trong những năm gần đây, thu hẹp khoảng cách về hiệu suất của các bộ phận bằng nhựa và kim loại.

Đặc tính nhẹ của nhựa có nghĩa là chúng mang ít quán tính hơn khi chúng di chuyển, điều này cho phép kiểm soát tốt hơn các chuyển động của chúng. Điều này đã làm cho bánh răng nhựa trở thành công nghệ ưa thích cho các ứng dụng có độ chính xác cao, chẳng hạn như thiết bị được sử dụng cho du hành vũ trụ hoặc quân sự.

Mặc dù chất dẻo thiếu độ cứng và khả năng chịu ứng suất của kim loại, nhưng khả năng biến dạng của chất dẻo khi chịu ứng suất giúp cải thiện tuổi thọ của chúng. Khi mỗi răng của một bánh răng nhựa khóa với một bánh răng khác, vật liệu tại điểm tiếp xúc sẽ biến dạng nhẹ và phân bố tải trọng trên một diện tích rộng hơn. Thông qua nguyên tắc chia sẻ tải trọng này, bánh răng nhựa có thể chống mài mòn và hoạt động lâu hơn.

Tất nhiên, bánh răng nhựa không phù hợp cho tất cả các ứng dụng. Chất dẻo có phản ứng mạnh với nhiệt độ khắc nghiệt, ảnh hưởng đến các thông số quan trọng như kích thước, độ bền và độ cứng. Tiếp xúc với độ ẩm quá cao có thể khiến bánh răng bằng nhựa bị phồng lên, trong khi nhựa có thể nhanh chóng bị phân hủy khi tiếp xúc với một số hợp chất hóa học nhất định.

Vai trò của chất bôi trơn trong bánh răng nhựa?

Cách tốt nhất để nhấn mạnh tầm quan trọng của việc bôi trơn là mô tả những gì sẽ xảy ra với bánh răng khi chúng làm việc mà không được bôi trơn. Khi một bộ răng của bánh răng tiếp xúc, điểm tiếp xúc sẽ chịu ứng suất nén, truyền và chuyển động khi bánh răng quay. Do ứng suất nén lặp đi lặp lại và liên tục của răng, vật liệu nhựa có thể gặp bất kỳ điều nào sau đây:

1. Sinh nhiệt
2. Tăng ma sát
3. Tăng năng lượng cần thiết để tiếp tục chuyển bánh
4. Làm mòn bề mặt bên ngoài
5. Gia tốc xói mòn do các mảnh vụn tự do
6. Bề mặt tiếp xúc bất thường

Ngoài việc tăng tốc độ mài mòn bánh răng nhựa, việc không có dầu bôi trơn cũng làm cho hoạt động của bánh răng nhựa kém hiệu quả hơn. Về lâu dài, việc đầu tư vào một hệ thống bôi trơn tốt sẽ tự trả giá bằng việc nó làm giảm thời gian ngừng hoạt động và nhu cầu thay thế phụ tùng.

Chính xác thì chất bôi trơn làm được gì? Về cơ bản, nó cung cấp một màng rất mỏng ngăn cách hai bề mặt của răng bánh răng, cho phép một bánh răng quay mà không cần các răng tiếp xúc trực tiếp. Dầu nhớt cũng có hệ số ma sát thấp hơn chất liệu nhựa của bánh răng, giảm công mất ma sát và sinh nhiệt.

Bôi trơn có cần thiết cho bánh răng nhựa không?

Giá trị của chất bôi trơn hầu như được công nhận bởi hầu như bất kỳ ai đã từng làm việc với bánh răng. Chúng làm chậm tốc độ hư hỏng của các bộ phận bánh răng, ngăn hình thức thiết bị nóng lên và cho phép các bánh răng hoạt động với lượng công việc ít nhất có thể. Tuy nhiên, chất dẻo là một trường hợp đặc biệt vì hai lý do: chất bôi trơn gốc dầu mỏ tiêu chuẩn không thể được sử dụng cho bánh răng nhựa và một số bánh răng bằng nhựa được thiết kế để sử dụng mà không có chất bôi trơn.

Một số bánh răng bằng nhựa có thể được nhúng bằng vật liệu bôi trơn, chẳng hạn như PTFE, silicone hoặc graphite. Chúng được gọi là “chất bôi trơn bên trong” và đáng kể là hệ số ma sát trên bề mặt của bánh răng nhựa. Tuy nhiên, có một số điều kiện vận hành nhất định được hưởng lợi từ việc sử dụng chất bôi trơn bên ngoài ngay cả khi các bánh răng bằng nhựa được sử dụng đã có chất bôi trơn bên trong được nhúng vào chúng.

Tuy nhiên, vấn đề tương thích hóa học là rất quan trọng khi nói đến bánh răng nhựa. Chất dẻo dễ bị phân hủy hóa học hơn so với kim loại và điều này càng rõ ràng hơn khi chúng ta xem xét rằng hầu hết các chất bôi trơn đều có nguồn gốc từ dầu mỏ. Chúng ta sẽ đi vào chi tiết về khả năng tương thích hóa học sau, nhưng có thể thấy một điểm là chất bôi trơn chỉ có thể có lợi cho bánh răng bằng nhựa nếu chất bôi trơn thích hợp đã được chọn cho ứng dụng.

Cách chọn chất bôi trơn phù hợp cho bánh răng nhựa

Với những gì chúng ta biết về mức độ quan trọng của chất bôi trơn đối với bánh răng nhựa trong việc xác định hiệu suất của nó, bạn nên chú ý đến những đặc điểm nào? Nếu bạn không muốn để nó ngẫu nhiên, thì bạn có thể chọn mua một chất bôi trơn có thể cung cấp biểu đồ tương thích để bạn có thể kiểm tra chất liệu của bánh răng bằng nhựa của mình. Tuy nhiên, bạn cũng có thể tự kiểm tra bằng cách xem xét các yếu tố sau:

1. Tính tương thích hóa học

Yếu tố số một cần xem xét là liệu chất bôi trơn có tương thích với vật liệu của bánh răng bằng nhựa hay không. Điều này có nghĩa là sự tiếp xúc giữa chất bôi trơn và bánh răng sẽ không làm cho bánh răng bị hư hỏng sớm, lâu ngày có thể tạo ra các vết rỗ hoặc vết nứt trên bề mặt của bánh răng. Ngoài dầu gốc của chất bôi trơn, bất kỳ chất phụ gia nào cũng phải được xem xét trong đánh giá này.

Theo nguyên tắc chung, bất kỳ chất bôi trơn nào có nguồn gốc từ dầu mỏ sẽ làm hỏng nhựa. Điều này bao gồm nhiều mỡ, dầu và đường dẫn mạch. Thay vào đó, hầu hết các nhà sản xuất nhựa sẽ khuyên dùng mỡ lithium trắng hoặc mỡ gốc silicone. Mỡ liti, được tạo ra bởi sự kết hợp của các axit béo và liti hydroxit hoặc liti cacbonat, phổ biến hơn nhiều.

Khi thiết kế một hệ thống sử dụng bánh răng bằng nhựa, có thể cần biết loại nhựa nào dễ phản ứng nhất và dễ bị phân hủy hóa học nhất. Chất dẻo phản ứng bao gồm polystyrene , nhựa ABS, polycarbonate , polyvinyl clorua , ôxít polyphenylene và polysulfone. Mặt khác, nylon, polyeste, polyethylene , polypropylene và polyeste terephthalate được biết là có tính ổn định cao về mặt hóa học.

2. ổn định nhiệt

Khi nói đến độ bền nhiệt của chất bôi trơn, bạn sẽ muốn xem xét cả hai đầu của quang phổ. Ở nhiệt độ thấp, một số chất bôi trơn có thể mất khả năng tạo màng do tăng độ nhớt. Tuy nhiên, một số chất bôi trơn có thể bắt đầu rò rỉ ra khỏi hệ thống khi tiếp xúc với nhiệt độ cao. Thậm chí tệ hơn, một số hợp chất có thể bắt đầu phân hủy hoàn toàn bên ngoài phạm vi nhiệt độ quy định của chúng. Khi đánh giá độ ổn định nhiệt của chất bôi trơn, điều kiện làm việc cho bánh răng bằng nhựa của bạn sẽ cần phải được xem xét nhiều.

3. Bôi trơn tốt

Hệ số ma sát thấp là một trong những đặc điểm quan trọng của chất bôi trơn tốt. Trên thực tế, một chất bôi trơn tốt sẽ phát triển mạnh trong các điều kiện hoạt động mà nó được sử dụng – ngay cả trong môi trường căng thẳng cao.

4. Độ nhớt phù hợp

Dầu nhớt phải đủ nhớt để tạo thành một màng dầu mỏng và đều để ngăn cách các bộ phận chuyển động của bánh răng. Màng bảo vệ cần phải nhất quán, phân bố đều trên bề mặt của thiết bị, có thể đi vào các khu vực lõm nhỏ và có độ nén tối thiểu ngay cả khi chịu lực.

Một điều đáng nói là bánh răng nhựa có nhúng chất bôi trơn bên trong, chẳng hạn như PTFE hoặc silicone, có thể cản trở khả năng tạo màng của chất bôi trơn bên ngoài. Vì lý do này, hầu hết các nhà thiết kế phải lựa chọn giữa việc sử dụng bánh răng nhựa với chất bôi trơn bên trong hoặc sử dụng chất bôi trơn bên ngoài với bánh răng nhựa tiêu chuẩn không có hợp chất đặc biệt nhúng.