Co dãn nhiệt là hiện tượng vật liệu thay đổi kích thước (dài, rộng, thể tích) khi nhiệt độ thay đổi. Trong máy móc công nghiệp, xích thường làm bằng kim loại (thép carbon hoặc thép không gỉ), nên chúng chắc chắn chịu ảnh hưởng của nhiệt độ.
1. Cơ chế Co dãn Nhiệt và Tác động lên Xích
Khi xích công nghiệp hoạt động trong môi trường có nhiệt độ cao hoặc chịu ma sát lớn sinh ra nhiệt, vật liệu xích sẽ nở ra. Ngược lại, khi nhiệt độ giảm, xích sẽ co lại.
- Dãn nở (Nhiệt độ tăng): Chiều dài xích tăng lên, có thể dẫn đến hiện tượng quá chùng (slackness) nếu không được điều chỉnh. Xích quá chùng làm giảm hiệu suất truyền động, gây tiếng ồn, tăng ma sát, và có thể dẫn đến việc xích bị trượt hoặc nhảy khỏi bánh răng (sprocket).
- Co lại (Nhiệt độ giảm): Chiều dài xích giảm, có thể khiến xích quá căng. Xích quá căng làm tăng tải trọng lên các bộ phận như chốt, ống lót và bánh răng, dẫn đến mài mòn nhanh hơn và tăng nguy cơ hỏng hóc, đặc biệt ở các khớp nối.
2. Nguyên nhân Gây Đứt Xích Công nghiệp Phổ biến hơn
Co dãn nhiệt hiếm khi là nguyên nhân duy nhất và trực tiếp gây ra việc đứt xích ngay lập tức. Các nguyên nhân phổ biến và nguy hiểm hơn dẫn đến đứt xích thường là:
- Mài mòn và Giãn dài do Hoạt động (Wear and Elongation): Đây là nguyên nhân hàng đầu. Ma sát giữa chốt, ống lót và các má xích khi xích hoạt động lâu ngày, đặc biệt dưới tải trọng nặng, làm các bộ phận này bị mòn, dẫn đến xích bị kéo giãn dài vĩnh viễn và chùng. Khi độ giãn đạt khoảng 3% (tùy khuyến cáo nhà sản xuất), xích cần được thay thế để tránh bị trượt hoặc đứt.
- Quá Tải (Overload): Xích chịu tải trọng vượt quá giới hạn thiết kế sẽ làm các mắt xích bị kéo giãn, biến dạng và có thể đứt gãy đột ngột.
- Mỏi Kim loại (Fatigue Failure): Xích chịu các chu kỳ tải trọng lặp đi lặp lại vượt quá giới hạn mỏi của vật liệu, dẫn đến hình thành các vết nứt, thường bắt đầu từ vùng quanh lỗ chốt và phát triển vuông góc với trục chuyển động, cuối cùng gây đứt má xích.
- Thiếu Bôi Trơn và Nhiễm Bẩn: Thiếu dầu bôi trơn làm tăng ma sát và nhiệt độ, đẩy nhanh quá trình mài mòn và rỉ sét. Dầu bôi trơn bị nhiễm bẩn hoặc carbon hóa do nhiệt độ cao cũng làm giảm khả năng bôi trơn, tăng ma sát và hỏng hóc.
- Lắp đặt và Căn chỉnh Sai: Lắp đặt không chính xác có thể làm xích quá căng, lệch tâm, hoặc tạo ra áp lực cục bộ không mong muốn, dẫn đến hỏng hóc sớm.
3. Mối liên hệ Gián tiếp của Co dãn Nhiệt và Sự cố Xích
Mặc dù co dãn nhiệt không trực tiếp làm xích đứt, nhiệt độ quá cao vượt quá phạm vi khuyến nghị ( -10 độC đến 150 độC cho thép carbon tiêu chuẩn) có thể gây ra những vấn đề sau, từ đó làm tăng nguy cơ đứt xích:
- Giảm Độ bền và Độ cứng: Hiệu ứng tôi luyện ở nhiệt độ cao có thể làm giảm độ cứng của các chi tiết xích thép carbon, dẫn đến tăng mài mòn và giảm sức bền.
- Mất tính năng Bôi trơn: Nhiệt độ cao làm hỏng, biến chất hoặc carbon hóa dầu bôi trơn, làm mất khả năng bôi trơn, dẫn đến ma sát và mài mòn tăng nhanh chóng.
- Biến dạng và Khó khớp nối: Sự co dãn nhiệt có thể gây ra hiện tượng khớp nối bị kẹt (tight joint) hoặc quá chùng (slackness), ảnh hưởng đến sự ăn khớp giữa xích và bánh răng, làm tăng tải trọng và nguy cơ trượt hoặc đứt.
4. Biện pháp Khắc phục và Phòng ngừa
Để giảm thiểu tác động của nhiệt độ và ngăn ngừa đứt xích, cần thực hiện các biện pháp:
- Lựa chọn Xích Phù hợp: Sử dụng loại xích có khả năng chịu nhiệt độ và tải trọng phù hợp với môi trường hoạt động. Ví dụ, dùng xích thép không gỉ trong môi trường nhiệt độ rất cao (có thể lên tới 400 độC hoặc hơn).
- Bôi Trơn Định kỳ: Sử dụng dầu bôi trơn chuyên dụng, chất lượng cao, đặc biệt là các loại dầu chịu nhiệt nếu máy móc hoạt động ở nhiệt độ cao. Bôi trơn đầy đủ giúp giảm ma sát, hạn chế sinh nhiệt và ngăn ngừa mài mòn.
- Kiểm tra và Điều chỉnh Độ chùng: Thường xuyên kiểm tra và điều chỉnh độ chùng của xích nằm trong giới hạn cho phép để bù trừ cho sự giãn dài cơ học và co dãn nhiệt, đảm bảo truyền động tối ưu.
- Theo dõi Độ Giãn Dài: Kiểm tra độ giãn dài của xích (có thể dùng thước đo). Nếu độ giãn đạt đến ngưỡng giới hạn ( ~3% hoặc theo khuyến cáo), cần thay thế xích.
