จะเกิดอะไรขึ้นกับอุปกรณ์อุตสาหกรรมหากไม่มีตลับลูกปืนหล่อลื่นด้วยตนเอง?

ลองนึกภาพว่าถ้าเพลาของรถไม่มีน้ำมันหล่อลื่นมันจะสูบบุหรี่และพังหลังจากขับรถไปไม่กี่กิโลเมตร หรือถ้าบานพับของประตูที่บ้านเป็นสนิมและส่งเสียงแหลมทุกครั้งที่มันถูกเปิดและปิด - นี่คือ "โรคข้ออักเสบ" ของโลกเครื่องจักร ในโรงงานแบริ่งอุปกรณ์หลายพันตัวเป็นเหมือน "ข้อต่อ" ของเครื่องจักร เมื่อพวกเขาไม่ได้หล่อลื่นอย่างเหมาะสมประสิทธิภาพจะลดลงอย่างดีที่สุดและแม้แต่อุบัติเหตุหยุดการผลิตก็จะเกิดขึ้นที่เลวร้ายที่สุด

ในทศวรรษที่ผ่านมาอุตสาหกรรมได้พึ่งพาน้ำมันหล่อลื่นแบบดั้งเดิมเพื่อรักษา "ข้อต่อ" เหล่านี้ แต่ปัญหาได้เกิดขึ้นหลังจากนั้นอีก: การบำรุงรักษาเติมน้ำมันทำให้อุปกรณ์ปิดเครื่องบ่อยครั้งมลพิษการรั่วไหลของน้ำมันทำให้พื้นเวิร์กช็อปเหมือนขวดน้ำมันคว่ำและน้ำมันหล่อลื่นจะไม่มีประสิทธิภาพภายใต้อุณหภูมิสูง สิ่งที่ลำบากกว่าคือในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงเช่นอวกาศและทะเลลึกน้ำมันหล่อลื่นไม่มีประโยชน์เลย

การเกิดขึ้นของ แบริ่งหล่อลื่นด้วยตนเอง เทียบเท่ากับการติดตั้ง "ข้อต่อหล่อลื่นถาวร" บนเครื่องจักร มันฝังสารหล่อลื่นที่เป็นของแข็งลงในโลหะเช่น "แคปซูลพลังงาน" ไปยังอุปกรณ์ฟรีจากการพึ่งพาการหล่อลื่นภายนอก บทความนี้จะใช้กรณีจริงเพื่อเปิดเผยว่าโรงงานจะตกอยู่ในสภาพใดโดยไม่มีเทคโนโลยีนี้ - จากการเผาไหม้น้ำมันหล่อลื่นมูลค่าหลายพันล้านหยวนทุก ๆ ปีไปจนถึง "อายุ" ก่อนวัยอันควรและการทิ้งอุปกรณ์และทำให้ประเทศพลาดโอกาสในการพัฒนาของการผลิตระดับไฮเอนด์

1. ค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานและการบำรุงรักษา: ปฏิกิริยาลูกโซ่ที่เกิดจากความล้มเหลวของการหล่อลื่น

ความถี่ในการบำรุงรักษาด้วยตนเองเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า

l กรณี: สายการปั๊มรถยนต์บางสายใช้ตลับลูกปืนแขนทองแดงแบบดั้งเดิมซึ่งจะต้องหยุดการใส่น้ำมันสองครั้งต่อกะ (8 ชั่วโมง) ทุกครั้งที่ใช้เวลา 35 นาทีทำให้เกิดการสูญเสียกำลังการผลิตรายวัน 18% หากใช้ตลับลูกปืนหล่อลื่นด้วยตนเองแทนมันสามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 72 ชั่วโมงโดยไม่ต้องบำรุงรักษา

l ข้อมูล: สถิติจากสมาคมการบำรุงรักษาระหว่างประเทศแสดงให้เห็นว่าต้นทุนการบำรุงรักษาของแบริ่งแบบดั้งเดิมคิดเป็น 23% ของต้นทุนอุปกรณ์ทั้งหมดซึ่งเท่ากับ 4.7 เท่าของโซลูชันการหล่อลื่นด้วยตนเอง

การบริโภคน้ำมันหล่อลื่นไม่สามารถควบคุมได้

l การบริโภค: อุปกรณ์เหมืองขนาดใหญ่เดียวใช้น้ำมันหล่อลื่น 3.5 ตันต่อปี (มูลค่า $ 12,000) ในขณะที่ตลับลูกปืนหล่อลื่นด้วยตนเองสามารถลดจำนวนได้ 90%

l ค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้อง: ค่าใช้จ่ายในการรักษามลพิษทางพื้นดินที่เกิดจากการรั่วไหลของสารหล่อลื่นสูงถึง $ 85/m² (ข้อมูลจากสำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมยุโรป)

2. อุปกรณ์การล่มสลายของอุปกรณ์: โหมดความล้มเหลวจากการเปลี่ยนแปลงเชิงปริมาณไปสู่การเปลี่ยนแปลงเชิงคุณภาพ

ความอดทนต่อสภาพการทำงานที่รุนแรงลดลงอย่างรวดเร็ว

l ความล้มเหลวของอุณหภูมิสูง: เมื่อแบริ่งก้านเชื่อมต่อของเครื่องยนต์สันดาปภายในอยู่ที่ 200 ° C ความหนืดของน้ำมันหล่อลื่นแบบดั้งเดิมลดลง 80%และอัตราการสึกหรอจะเพิ่มขึ้นเป็น 7 เท่าของสารละลายหล่อลื่นด้วยตนเอง

l อุณหภูมิต่ำ embrittlement: เมื่ออุปกรณ์การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ขั้วโลกอยู่ที่ -50 ° C การแข็งตัวของไขมันแบบดั้งเดิมจะทำให้เกิดแรงบิด 300% ในขณะที่แบริ่งหล่อลื่นด้วยตนเองที่ใช้Mos₂ยังคงรักษาค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน 0.08

อัตราความล้มเหลวฉับพลันพุ่งสูงขึ้น

l การเปรียบเทียบข้อมูล: เมื่อใช้สารละลายแบบดั้งเดิมสำหรับแบริ่งเพลาหลักกังหันลมความล้มเหลวอย่างฉับพลันเฉลี่ยต่อปีคือ 2.3 เท่า หลังจากสลับไปใช้การหล่อลื่นของแข็งมันจะลดลงถึง 0.2 เท่า (รายงาน DNV GL)

l ต้นทุนความล้มเหลว: การติดขัดอย่างฉับพลันของตลับลูกปืนโรงสีกลิ้งในโรงงานเหล็กอาจทำให้สายการผลิตทั้งหมดปิดตัวลงเป็นเวลา 48 ชั่วโมงโดยมีผลขาดทุนโดยตรงเกิน 1.5 ล้านดอลลาร์

3. เพดานของกระบวนการผลิตเป็นของแข็ง: การอัพเกรดเทคโนโลยีถูกขัดขวาง

ความสามารถในการประมวลผลความเร็วสูงมี จำกัด

l คอขวดความเร็ว: ความเร็วสูงสุดของตลับลูกปืนรีดเหล็กแบบดั้งเดิมคือ 45,000 รอบต่อนาทีในขณะที่แบริ่งหล่อลื่นด้วยตนเองของซิลิคอนไนไตรด์เซรามิกสามารถเข้าถึงได้ 120,000 รอบต่อนาทีซึ่งจะเพิ่มประสิทธิภาพของการขุดเจาะรูขนาดเล็ก 400%

l การเสื่อมสภาพที่แม่นยำ: เมื่อแกนเครื่องมือเครื่องจักร CNC ไม่มีเทคโนโลยีการหล่อลื่นด้วยตนเองการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิจะทำให้แกนเรียกร้องเพิ่มขึ้นจาก2μmเป็น8μmและความแม่นยำในการประมวลผลลดลง 3 ระดับ

ภาวะที่กลืนไม่เข้าคายไม่ออกการประมวลผลวัสดุใหม่

l กรณี: เมื่อวัสดุคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ปั๊ม, สารหล่อลื่นแบบดั้งเดิมที่เหลือทำให้เกิดความแข็งแรงของแรงเฉือนระหว่างกันลดลง 27%ในขณะที่แบริ่งหล่อลื่นที่เป็นของแข็งจะทำให้เกิดมลพิษเป็นศูนย์

l ข้อมูล: อายุการใช้งานของแม่พิมพ์อลูมิเนียมอัลลอยด์หล่อหลอมลดลงจาก 150,000 แม่พิมพ์ถึง 40,000 แม่พิมพ์เนื่องจากการหล่อลื่นที่ไม่ดี (ข้อมูลการผลิตเทสลา)

4. ความเสี่ยงด้านสิ่งแวดล้อมและความปลอดภัยเพิ่มขึ้นอย่างทวีคูณ

มลพิษทางอุตสาหกรรมกำลังเพิ่มขึ้น

l การปล่อย VOC: เมื่อเครื่องฉีดขึ้นรูปใช้น้ำมันหล่อลื่นน้ำมันแร่หน่วยเดียวปล่อยเบนซีน 1.2 กิโลกรัมต่อปีในขณะที่สารละลายหล่อลื่นด้วยตนเองทำให้เกิดการปล่อยมลพิษเป็นศูนย์ (ข้อมูลทดสอบ EPA)

l มลพิษทางโลหะหนัก: การตกตะกอนตะกั่วของแบริ่งแบริ่ง Babbitt อัลลอยด์นำไปถึง 0.15 มก./ล. ซึ่งสูงกว่ามาตรฐานน้ำดื่ม 300 เท่า

อันตรายจากไฟไหม้และการระเบิด

l กรณี: โรงงานเคมีระเบิดเนื่องจากการจุดระเบิดของไอน้ำมันหล่อลื่นทำให้เกิดการสูญเสีย 23 ล้านดอลลาร์ ตลับลูกปืนหล่อลื่นด้วยตนเองสามารถกำจัดความเสี่ยงดังกล่าวได้

l ข้อมูล: ในบรรดาไฟในอุปกรณ์กลั่นน้ำมัน 31% เกิดจากระบบหล่อลื่น (สถิติ NFPA)

5 - การลดลงของโครงสร้างในการแข่งขันอุตสาหกรรม

การวิเคราะห์เปรียบเทียบเทคโนโลยีทางเลือก

แบริ่งหล่อลื่นน้ำมันแบบดั้งเดิม

l ข้อเสีย: ความล้มเหลวภายใต้สุญญากาศ/อุณหภูมิสูง ( 200 ℃) ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาคิดเป็น 35% ของค่าใช้จ่ายวงจรชีวิตของอุปกรณ์

l กรณี: เนื่องจากการระเหยของน้ำมันหล่อลื่นชีวิตการออกแบบดั้งเดิมของแขนหุ่นยนต์ของสถานีอวกาศนานาชาติใช้เวลาเพียง 2 ปี แต่มันขยายไปถึง 15 ปีหลังจากใช้การหล่อลื่นด้วยตนเอง

สารละลายหล่อลื่นจาระบี

l ข้อ จำกัด : การกำจัดไขมันแบบแรงเหวี่ยงเกิดขึ้นเมื่อความเร็วเกิน 500,000 ค่า DN (เส้นผ่านศูนย์กลางของเพลามม. ×ความเร็วรอบต่อนาที) ในขณะที่ตลับลูกปืนหล่อลื่นด้วยตนเองสามารถทนต่อค่า 3 ล้าน DN

l ข้อมูล: หลังจากการเปลี่ยนตลับลูกปืนแรงดึงความเร็วสูงทางรถไฟความเร็วสูงความเร็วในการทำงานสูงสุดจะเพิ่มขึ้นจาก 250km/h เป็น 380km/h

บทเรียนประวัติศาสตร์และคำเตือนในอนาคต

l อุบัติเหตุนิวเคลียร์ฟูกูชิม่าในญี่ปุ่น: ความล้มเหลวของระบบหล่อลื่นที่เกิดจากสึนามิเป็นหนึ่งในสาเหตุสำคัญของการล่มสลายของแกนกลาง หากใช้แบริ่งหล่อลื่นด้วยตนเองที่กันน้ำได้จะสามารถรับเวลาเย็นลงได้มากขึ้น

l โบอิ้ง 787 แบตเตอรี่ไฟ: การตรวจสอบแสดงให้เห็นว่าการสะสมของสารระเหยของไขมันในพื้นที่ จำกัด เป็นปัจจัยที่สนับสนุนการเผาไหม้ หลังจากเปลี่ยนเป็นการหล่อลื่นของแข็งอัตราความล้มเหลวของประเภทเดียวกันจะลดลงเป็นศูนย์

สรุป: ช่องว่างการสร้างเทคโนโลยีที่กลับไม่ได้

ระบบอุตสาหกรรมที่ไม่มีตลับลูกปืนหล่อลื่นตนเองจะตกอยู่ใน "การพึ่งพาการหล่อลื่น"-การบริโภคถ่านหินมาตรฐาน 280 ล้านตันต่อปี (ข้อมูล IEA) สูญเสียคะแนน 15-25 เปอร์เซ็นต์ในประสิทธิภาพอุปกรณ์โดยรวม (OEE) และสูญเสียตั๋วเข้าสู่สาขาการผลิตระดับไฮเอนด์เช่นพลังงานใหม่และการบินและอวกาศ นี่ไม่ใช่แค่คำถามของการเลือกเส้นทางทางเทคนิค แต่ยังเป็นแผนกความสามารถหลักที่กำหนดว่าประเทศสามารถเข้าร่วมในการปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งที่สี่