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

+ 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,

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

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

Hình 1. 2: Hình ảnh nhiệt và đồ thị nhiệt độ của B6204
a. Đồ thị nhiệt độ ở 1,000 rpm
Thực hiện: Tống Hải Yến 8
Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
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
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 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.
Thực hiện: Tống Hải Yến 10
Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
- 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 11
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 12
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

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
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 17
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:

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
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
20 27.8 28.3 29.1
Thực hiện: Tống Hải Yến 19
Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
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

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
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
90 41.7 47.2 52.5
Thực hiện: Tống Hải Yến 21
Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
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

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 23
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 24
Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN
4.1 . Các kết quả đã đạt được