Làm thế nào để đảm bảo việc kéo giãn cơ học không gây ra hiện tượng kéo giãn quá mức đối với xích con lăn?

Làm thế nào để đảm bảo việc kéo giãn cơ học không gây ra hiện tượng kéo giãn quá mức đối với xích con lăn?

Trong các hệ thống truyền động công nghiệp, xích con lăn, nhờ hiệu suất cao và độ bền, đã trở thành thành phần truyền động cốt lõi trong máy móc vận chuyển, thiết bị nông nghiệp và sản xuất ô tô. Việc kéo giãn cơ học là một quy trình quan trọng trong lắp đặt, vận hành thử và bảo trì xích con lăn. Việc vận hành đúng cách quyết định trực tiếp đến tuổi thọ của xích và độ ổn định của thiết bị. Vận hành không đúng cách dẫn đến kéo giãn quá mức không chỉ gây hỏng xích sớm mà còn có thể dẫn đến một loạt các vấn đề, bao gồm thời gian ngừng hoạt động của thiết bị và tai nạn sản xuất. Bài viết này sẽ phân tích sâu các nguyên tắc cốt lõi của việc kéo giãn cơ học, xem xét toàn diện các nguy hiểm của việc kéo giãn quá mức và cung cấp một kế hoạch phòng ngừa kéo giãn quá mức khoa học và thiết thực từ ba khía cạnh: chuẩn bị, thực hiện, và kiểm tra & bảo trì.

1. Hiểu rõ mối liên hệ cốt lõi giữa sự giãn nở cơ học và sự giãn nở quá mức của xích con lăn

Trước khi thảo luận về “cách ngăn ngừa” điều này, trước tiên chúng ta phải làm rõ “cái gì”—chỉ bằng cách hiểu cơ chế kéo giãn cơ học và các tiêu chí để xác định sự kéo giãn quá mức, chúng ta mới có thể giảm thiểu rủi ro tận gốc. 1. Chức năng cốt lõi của kéo giãn cơ học: Không phải “kéo dài chuỗi” mà là “lắp ráp chính xác”

Việc kéo giãn cơ học không chỉ đơn thuần là kéo giãn xích con lăn bằng lực tác động từ bên ngoài. Bản chất của nó là sử dụng lực cơ học được kiểm soát để đạt được độ căng xích đã được thiết lập trước trong quá trình lắp đặt hoặc để loại bỏ biến dạng dẻo tích lũy do hoạt động lâu dài trong quá trình bảo trì. Các trường hợp ứng dụng cụ thể bao gồm:

Kéo giãn trước khi lắp đặt xích mới: Trong quá trình sản xuất, tồn tại những khe hở nhỏ giữa các bộ phận như các tấm xích, chốt và con lăn. Việc kéo giãn bằng cơ học có thể làm giãn trước các khe hở này, ngăn ngừa rung động và tiếng ồn do khe hở quá lớn trong quá trình vận hành ban đầu.

Điều chỉnh xích cũ trong quá trình bảo dưỡng: Xích con lăn đã hoạt động trong thời gian dài sẽ bị giãn dài do mài mòn. Việc kéo giãn cơ học có thể giúp xác định xem xích còn nằm trong phạm vi hoạt động an toàn hay không, hoặc bù lại sự giãn dài này bằng cách điều chỉnh bộ căng xích.

Hiệu chỉnh đồng bộ trong hệ truyền động đa trục: Khi thiết bị sử dụng nhiều xích con lăn, việc kéo giãn cơ học đảm bảo lực căng đồng đều trên tất cả các xích, ngăn ngừa tình trạng quá tải trên từng xích do phân bố lực không đều. 2. Định nghĩa độ giãn quá mức: Ranh giới đỏ từ “Độ giãn cho phép” đến “Ngưỡng hỏng”
Độ giãn của xích con lăn có thể được chia thành hai loại: giãn đàn hồi (có thể phục hồi sau khi loại bỏ lực tác động bên ngoài) và giãn dẻo (biến dạng vĩnh viễn sau khi lực tác động bên ngoài vượt quá giới hạn chảy của vật liệu). Cốt lõi của hiện tượng giãn quá mức là "giãn dẻo quá mức", thường được xác định bằng độ giãn dài bước xích:

Đối với xích con lăn truyền động thông thường: độ giãn dài bước xích vượt quá 3% được coi là quá giãn và cần phải thay thế;

Đối với xích con lăn truyền động tốc độ cao/tải trọng nặng: độ giãn dài bước xích vượt quá 2% là điều đáng lo ngại, và nếu vượt quá 2,5% thì cần phải thay thế.

Về cơ bản, hiện tượng kéo giãn quá mức xảy ra khi lực tác dụng trong quá trình kéo giãn cơ học vượt quá giới hạn chảy của vật liệu chuỗi, hoặc khi thời gian kéo giãn quá dài, dẫn đến sự biến dạng dẻo tích lũy quá mức.

2. Những nguy hiểm của việc kéo căng quá mức: Không chỉ là "sự cố dây chuyền", mà còn là "thảm họa thiết bị"

Nhiều người tin rằng "việc kéo căng quá mức chỉ đơn giản có nghĩa là dây xích sẽ không bền lâu", nhưng trên thực tế, việc kéo căng quá mức có thể gây ra những hậu quả dây chuyền đối với toàn bộ hệ thống truyền động và thậm chí có thể dẫn đến tai nạn mất an toàn.

1. Nguy hiểm trực tiếp: Gây hư hại không thể khắc phục cho chuỗi cung ứng.

Gãy tấm xích: Việc kéo giãn quá mức có thể gây ra hiện tượng tập trung ứng suất tại các lỗ trên tấm xích, dẫn đến nứt ở các cạnh của lỗ sau thời gian vận hành dài.

Hiện tượng mài mòn chốt nhanh hơn: Biến dạng dẻo làm tăng khe hở giữa chốt và lỗ trên tấm xích, gây ra hiện tượng mài mòn nhanh hơn 3-5 lần so với bình thường.

1. Kẹt con lăn: Lực không đều trong quá trình kéo giãn có thể gây lệch trục giữa con lăn và ống lót, ngăn cản con lăn quay trơn tru và làm trầm trọng thêm tình trạng mài mòn. 2. Nguy hiểm gián tiếp: Hỏng hóc dây chuyền trong hệ thống truyền động

Độ chính xác truyền động bị suy giảm: Sự giãn quá mức của xích làm tăng bước xích, làm tăng khe hở ăn khớp với răng nhông. Điều này dễ dẫn đến hiện tượng bỏ răng và tuột xích, ảnh hưởng đến độ chính xác hoạt động của thiết bị (ví dụ: tăng sai số định vị trong thiết bị vận chuyển).

Hỏng nhông sớm: Khi xích có bước răng quá lớn ăn khớp với nhông tiêu chuẩn, lực tác động không đều lên các răng nhông, gây mài mòn cục bộ và bong tróc răng, làm giảm tuổi thọ của nhông.

Tăng đột biến tải trọng động cơ: Khi xích bị kéo căng quá mức, điện trở hoạt động tăng lên, đòi hỏi động cơ phải tạo ra công suất cao hơn để duy trì hoạt động. Về lâu dài, điều này có thể dẫn đến động cơ quá nóng, cháy hoặc thường xuyên bị ngắt mạch biến tần.

3. Mối nguy hiểm tột cùng: Gián đoạn sản xuất và rủi ro an toàn

Đối với các nhà sản xuất dây chuyền lắp ráp, hiện tượng đứt xích do giãn quá mức có thể gây ra thời gian ngừng hoạt động kéo dài hàng giờ hoặc thậm chí hàng ngày, dẫn đến thiệt hại kinh tế trực tiếp từ hàng chục đến hàng trăm nghìn nhân dân tệ.

Trong thiết bị nâng hạ, việc xích con lăn bị giãn quá mức có thể khiến vật nặng rơi xuống, dẫn đến thương tích cho người sử dụng.

3. Biện pháp phòng ngừa then chốt: Kiểm soát toàn diện quy trình từ “Chuẩn bị sơ bộ” đến “Thực hiện”

Chìa khóa để tránh tình trạng kéo giãn quá mức trong quá trình kéo giãn cơ học là khả năng kiểm soát. Thông qua việc lập kế hoạch trước chính xác, thực hiện vận hành theo tiêu chuẩn và giám sát, kiểm tra thời gian thực, quá trình kéo giãn có thể được giữ trong “phạm vi đàn hồi” để ngăn ngừa biến dạng dẻo quá mức. Sau đây là kế hoạch thực hiện theo từng giai đoạn:

Giai đoạn 1: Chuẩn bị trước khi tấn công – Hiểu rõ bản thân và đối thủ để tránh những hành động mù quáng.

Việc chuẩn bị không đầy đủ là nguyên nhân chính dẫn đến việc giãn cơ quá mức. Ba việc quan trọng cần được hoàn thành trước khi giãn cơ:

1. Xác định các “thông số giới hạn kéo” của dây xích.

Các loại xích con lăn thuộc các kiểu dáng và vật liệu khác nhau có độ bền kéo và độ giãn dài cho phép khác nhau đáng kể. Các thông số quan trọng phải được xác định trước bằng cách tham khảo hướng dẫn sử dụng sản phẩm hoặc tiến hành thử nghiệm:

Tải trọng kéo định mức: Lực kéo tối đa mà xích có thể chịu được mà không bị biến dạng dẻo (ví dụ: tải trọng kéo định mức của xích con lăn dòng 16A là khoảng 15,8kN);

Độ giãn dài bước ren cho phép: Được xác định dựa trên điều kiện hoạt động của thiết bị (3% đối với điều kiện bình thường, dưới 2,5% đối với điều kiện hoạt động nặng);

Độ bền kéo của vật liệu: Độ bền kéo của các thành phần chính của xích (chẳng hạn như 40Mn cho các tấm xích và 20CrMnTi cho các chốt) được sử dụng làm cơ sở để tính toán lực kéo.

Lời khuyên thiết thực: Nếu không có sách hướng dẫn sử dụng sản phẩm, hãy cắt một đoạn dây xích cùng loại và thực hiện “thử kéo giãn”. Sử dụng máy thử độ bền kéo để xác định điểm chảy, điểm này sẽ được dùng làm tham chiếu cho việc kéo giãn thực tế. 2. Chọn thiết bị và dụng cụ kéo giãn phù hợp
Các thiết bị thường dùng cho phương pháp căng cơ học bao gồm máy căng bằng tay, máy căng điện và máy căng thủy lực. Các yếu tố quan trọng trong việc lựa chọn thiết bị phù hợp là độ chính xác có thể kiểm soát và lực căng ổn định.

Xích nhỏ (bước xích ≤ 12,7mm): Có thể sử dụng dụng cụ căng xích thủ công kết hợp với cờ lê lực để kiểm soát độ căng (xác định giá trị mô-men xoắn bằng công thức chuyển đổi “mô-men xoắn – độ căng”).

Xích cỡ trung bình đến lớn (bước xích 15,875-38,1mm): Nên sử dụng bộ căng xích điện có màn hình hiển thị lực căng kỹ thuật số và chức năng tự động tắt.

Xích tải nặng (bước xích ≥ 50,8mm): Phải sử dụng bộ căng xích thủy lực, sử dụng bơm thủy lực để kiểm soát chính xác áp suất và tránh tăng lực căng đột ngột.

Mẹo phòng tránh: Nghiêm cấm tuyệt đối việc kéo căng bằng lực mạnh (như dùng cần cẩu). Phương pháp này không kiểm soát được lực căng và dễ dẫn đến kéo căng quá mức. 3. Kiểm tra tình trạng xích và móng.

Việc kiểm tra tình trạng trước khi kéo giãn có thể giúp ngăn ngừa các rủi ro khi kéo giãn do "khuyết tật bẩm sinh" gây ra:

Kiểm tra ngoại quan của xích: Kiểm tra xem có vết nứt trên các mắt xích, chốt lỏng lẻo và con lăn còn nguyên vẹn hay không. Nếu có bất kỳ khuyết điểm nào, hãy sửa chữa hoặc thay thế chúng trước khi kéo giãn.

Căn chỉnh nền móng: Kiểm tra xem trục của các đĩa xích có song song và cùng nằm trên một mặt phẳng hay không (độ lệch phải ≤ 0,5 mm/m). Độ lệch nền móng quá mức có thể dẫn đến hiện tượng giãn quá mức cục bộ của xích sau khi kéo giãn do lực không đều.

Vệ sinh và bôi trơn: Loại bỏ dầu và tạp chất khỏi bề mặt xích. Bôi một lượng chất bôi trơn chuyên dụng phù hợp cho xích để giảm ma sát trong quá trình kéo giãn và tránh sự tập trung ứng suất cục bộ do ma sát gây ra.

Giai đoạn 2: Kiểm soát quá trình kéo giãn — Áp dụng lực chính xác để kiểm soát nhịp độ biến dạng

Cốt lõi của thao tác kéo giãn là “tốc độ không đổi, lực có thể kiểm soát và giám sát thời gian thực”. Bốn bước sau đây phải được tuân thủ nghiêm ngặt:

1. Thiết lập các thông số “Kéo giãn theo cấp độ”

Để tránh biến dạng dẻo quá mức do tác dụng lực quá lớn một lần, cần sử dụng chế độ “kéo giãn theo cấp độ”. Các thông số cụ thể như sau:

Cấp độ 1 (Kéo giãn sơ bộ): Áp dụng lực kéo bằng 30%-40% tải trọng kéo định mức trong 5-10 phút để loại bỏ độ rơ ban đầu của xích và quan sát xem có biến dạng bất thường nào không.

Cấp độ 2 (Kéo giãn có kiểm soát): Từ từ tăng lực kéo lên 60%-70% lực kéo định mức và giữ trong 10-15 phút. Lúc này, dây xích đang ở giai đoạn kéo giãn đàn hồi, và có thể điều chỉnh lực căng khi cần thiết.

Cấp độ 3 (Kéo giãn hiệu chỉnh): Nếu cần điều chỉnh thêm, hãy tăng lực kéo lên 80% tải trọng kéo định mức (tuyệt đối không vượt quá 90%), giữ trong 5 phút, sau đó từ từ giảm tải và theo dõi sự thay đổi độ nghiêng. Nguyên tắc cốt lõi: Nghỉ 3-5 phút giữa mỗi giai đoạn kéo giãn để phân bố đều ứng suất xích và tránh các cú sốc kéo đột ngột.
2. Kiểm soát tốc độ kéo giãn và độ đồng đều lực
Tốc độ kéo giãn: Khi kéo giãn bằng tay, tốc độ quay của cờ lê phải ≤ 1 vòng/giây. Khi kéo giãn bằng điện/thủy lực, tốc độ tăng lực phải ≤ 5kN/phút để tránh “lực đột ngột” có thể gây quá tải cục bộ.
Tính đồng đều của lực: Khi kéo căng, hãy đảm bảo các điểm căng ở cả hai đầu dây xích thẳng hàng với trục của dây xích. Nếu dây xích quá dài (trên 5 mét), hãy thêm các giá đỡ phụ ở giữa để tránh lực không đều do dây xích bị chùng xuống vì trọng lượng của chính nó.
Kiểm soát hướng: Hướng kéo giãn phải phù hợp với hướng tải trọng hoạt động của xích (ví dụ: xích truyền động nên được kéo giãn dọc theo mặt phẳng truyền động) để tránh biến dạng xích do lực căng ngang gây ra. 3. Giám sát trạng thái kéo giãn theo thời gian thực: “Quan sát, Đo lường và Lắng nghe”

Cần thực hiện giám sát đa chiều trong quá trình kéo giãn để kịp thời phát hiện các dấu hiệu kéo giãn quá mức:

“Quan sát” sự biến dạng: Sử dụng thước kẹp hoặc thước đo bước xích để đo bước xích cứ sau 5 phút (đo 10 bước liên tiếp và lấy giá trị trung bình để tính độ giãn). Khi độ giãn đạt gần 80% giá trị cho phép, hãy giảm tốc độ quá trình kéo giãn.

“Đo” độ căng: Sử dụng màn hình hiển thị kỹ thuật số của thiết bị kéo giãn để theo dõi độ căng theo thời gian thực. Nếu độ căng đột ngột giảm (cho thấy sự biến dạng dẻo của dây xích), hãy dừng kéo giãn ngay lập tức.

“Lắng nghe” Âm thanh bất thường: Nếu nghe thấy những tiếng động bất thường như tiếng “lách cách” hoặc “kẽo kẹt” trong quá trình kéo giãn, điều đó có thể cho thấy sự không khớp giữa tấm xích và chốt. Dừng máy để kiểm tra và khắc phục sự cố trước khi tiếp tục. 4. Chuẩn hóa quy trình dỡ hàng: Tránh “Hư hỏng do bật ngược”

Sau khi đạt được độ giãn mong muốn, quá trình tháo tải cũng quan trọng không kém. Tháo tải không đúng cách có thể khiến xích bị bật trở lại và biến dạng:

Tốc độ giảm tải: Giảm lực căng từ từ. Tốc độ giảm tải phải phù hợp với tốc độ kéo giãn và tránh giảm tải đột ngột.

Kiểm tra sau khi dỡ hàng: Sau khi dỡ hàng, đo lại bước xích để xác nhận độ giãn dài có ổn định hay không (độ giãn đàn hồi sẽ phục hồi, trong khi độ giãn dẻo sẽ vẫn giữ nguyên). Nếu độ giãn dài vượt quá giá trị cho phép, hãy thay xích ngay lập tức.

Cố định tạm thời: Nếu cần phải cất giữ tạm thời dây xích sau khi dỡ hàng, nên treo nó lên một giá đỡ chuyên dụng để tránh bị ép và xoắn, điều này có thể ảnh hưởng đến lực căng đã được hiệu chỉnh.

Giai đoạn 3: Bảo trì sau khi kéo giãn – “Giám sát liên tục” để kéo dài tuổi thọ xích

Việc kéo giãn cơ học không phải là giải pháp một lần duy nhất. Việc duy trì thường xuyên sau khi kéo giãn có thể nhanh chóng phát hiện các vấn đề tiềm ẩn về kỹ thuật kéo giãn:

1. Lập một “Tệp tin kéo dài chuỗi”

Ghi lại các dữ liệu quan trọng cho mỗi thao tác kéo giãn để tạo ra một hồ sơ quản lý vòng đời hoàn chỉnh:

Ngày kéo giãn, người vận hành, kiểu thiết bị;

Cao độ trước/sau khi kéo giãn, giá trị lực căng, thời gian giữ;

Các điều kiện vận hành của xích (tải trọng, tốc độ, nhiệt độ).

Bằng cách so sánh các tệp này, bạn có thể phân tích các mẫu biến dạng kéo giãn của chuỗi và cung cấp cơ sở cho việc điều chỉnh các thông số kéo giãn sau đó.

2. Thường xuyên kiểm tra sự thay đổi cao độ

Xây dựng kế hoạch kiểm tra độ nghiêng ống dựa trên tần suất vận hành thiết bị:

Trang thiết bị thông thường: Kiểm tra định kỳ hàng tháng;

Thiết bị tải trọng lớn/tốc độ cao: Kiểm tra hàng tuần;

Thiết bị quan trọng (như động cơ chính của dây chuyền sản xuất): Kiểm tra ngẫu nhiên trong các đợt kiểm tra hàng ngày.

Khi độ giãn dài bước xích đạt 90% giá trị cho phép, hãy lên kế hoạch bảo trì trước để tránh hỏng hóc đột ngột. 3. Tối ưu hóa môi trường vận hành để giảm sự tích tụ độ giãn của xích.
Quản lý bôi trơn: Thường xuyên bổ sung chất bôi trơn thích hợp (như dầu khoáng hoặc dầu tổng hợp) để giảm mài mòn xích và làm chậm quá trình giãn dài bước xích.
Kiểm soát tải trọng: Tránh vận hành quá tải trong thời gian dài (tải trọng nên ≤ 85% tải trọng định mức) để giảm ứng suất giãn của xích.
Vệ sinh và bảo dưỡng: Thường xuyên loại bỏ bụi bẩn và tạp chất khỏi xích để ngăn ngừa hiện tượng giãn dài bất thường do mài mòn.

4. Những sai lầm thường gặp cần tránh: Những thao tác “tưởng chừng hợp lý” này thực chất lại đẩy nhanh tình trạng quá tải.

Ngay cả sau khi nắm vững các quy trình tiêu chuẩn, nhiều người vẫn mắc phải những hiểu lầm dẫn đến việc kéo giãn quá mức. Dưới đây là ba lỗi thường gặp:

Quan niệm sai lầm 1: “Càng căng càng tốt; tránh nới lỏng trong quá trình vận hành.”

Sự thật: Căng xích quá mức sẽ khiến xích chịu ứng suất cao kéo dài, làm tăng tốc độ biến dạng dẻo. Cách đúng là duy trì độ chùng của xích trong khoảng 2%-4% khoảng cách tâm giữa hai đĩa xích (trong truyền động ngang). Độ chùng càng lớn cho thấy xích bị căng quá mức.

Quan niệm sai lầm thứ 2: “Trộn lẫn dây chuyền cũ và mới để điều chỉnh độ dài bằng cách kéo giãn.”

Sự thật: Xích cũ đã bị biến dạng dẻo. Khi kết hợp với xích mới để kéo giãn, xích cũ sẽ bị kéo giãn quá mức trước do độ bền kéo yếu hơn, dẫn đến sự phân bố ứng suất không đều dọc theo xích. Cách làm đúng là thay thế tất cả các xích trong cùng một hệ thống truyền động bằng xích mới cùng loại và cùng lô sản xuất. Quan niệm sai lầm 3: “Bỏ qua sự mòn của nhông và chỉ đơn giản là kéo giãn xích”
Sự thật: Nếu răng nhông bị mòn nghiêm trọng (đầu răng nhọn, bề mặt răng bị bong tróc), ngay cả khi xích được kéo giãn đến bước răng tiêu chuẩn, lực tác dụng không đều vẫn sẽ xảy ra trong quá trình ăn khớp, gián tiếp dẫn đến hiện tượng kéo giãn quá mức cục bộ của xích. Cách đúng là kiểm tra tình trạng nhông trước khi kéo giãn. Nếu độ mòn của nhông vượt quá tiêu chuẩn, hãy thay nhông trước khi kéo giãn xích.

5. Tóm tắt: Ba nguyên tắc cốt lõi để đảm bảo sự kéo giãn cơ học có thể kiểm soát được

Hiện tượng giãn quá mức các con lăn do tác động cơ học chủ yếu là kết quả của “lỗi của con người” và “thiếu hiểu biết về các thông số”. Để hoàn toàn tránh được rủi ro này, hãy ghi nhớ ba nguyên tắc sau:
Xác định thông số trước tiên: Trước khi kéo giãn, các thông số của móc khóa như tải trọng định mức và độ giãn cho phép phải được xác định rõ ràng, tránh dựa vào kinh nghiệm.
Quy trình có thể kiểm soát: Sử dụng phương pháp kéo giãn từng bước và giám sát thời gian thực để giữ cho lực căng và biến dạng nằm trong phạm vi đàn hồi.
Bảo trì liên tục: Sau khi kéo giãn, hãy thực hiện kiểm tra thường xuyên và tối ưu hóa môi trường để làm chậm quá trình tích tụ độ giãn và kéo dài tuổi thọ xích.