Tiếng ồn

1.9.1 Định nghĩa

Thanh dẫn hướng được trang bị ổ lăn tạo ra cả tiếng ồn truyền qua không khí và tiếng ồn truyền qua kết cấu. Tiếng ồn truyền qua không khí do ổ lăn trực tiếp tạo ra là thứ yếu. Tiếng ồn chính là tiếng ồn truyền qua kết cấu được kích thích bởi kết cấu mà thanh dẫn hướng được lắp đặt lên.

1.9.2 Nguyên nhân

Các nguồn phát sinh tiếng ồn chính là biến dạng đàn hồi tại các điểm tiếp xúc giữa phần tử lăn và thanh dẫn hướng, độ phù hợp bề mặt, và ảnh hưởng của chất bôi trơn.

Biến dạng đàn hồi

Do sự xuất hiện của các tải trọng dạng va đập, các điểm tiếp xúc giữa phần tử lăn và các phần tử dẫn hướng bị biến dạng. Đặc biệt khi phần tử lăn vào và ra khỏi vùng chịu tải của bàn trượt, các dao động tuần hoàn xảy ra, tạo ra tiếng ồn khi chạy có cường độ và tần số tăng theo tốc độ.

Áp suất âm p_S (%) theo hàm tốc độ v (m/s) cho thanh dẫn hướng bi BM 25 với bôi trơn dầu khoáng

Ảnh hưởng bề mặt

Ngoài biến dạng đàn hồi, hình học của tiếp xúc lăn cũng có ảnh hưởng quan trọng đến tiếng ồn khi chạy. Đường kính khác nhau của các phần tử lăn, độ gợn sóng hoặc bề mặt không đều đều tạo ra tiếng ồn. Những biến đổi hình học này gây ra lực không đều trong tiếp xúc lăn, từ đó gây ra rung động và tiếng ồn.

Ma sát

Các bề mặt tiếp xúc ma sát giữa các phần tử lăn với nhau, giữa phần tử lăn và các phần tử dẫn hướng xung quanh, và giữa các phần tử phớt đều tạo ra tiếng ồn truyền qua kết cấu thông qua ma sát trượt và ma sát lăn. Các tiếp xúc ma sát này gây ra rung động tần số cao lan truyền qua kết cấu thanh dẫn hướng và được khuếch đại bởi kết cấu xung quanh.

Chất bôi trơn

Màng bôi trơn trong bàn trượt có tác dụng giảm tiếng ồn khi chạy, vì nó ngăn ngừa tiếp xúc cơ học trực tiếp giữa các bề mặt trượt và bề mặt tiếp xúc. Màng bôi trơn tạo thành một lớp bảo vệ giữa các bề mặt tiếp xúc, có thể hấp thụ một phần năng lượng rung động, từ đó giảm tiếng ồn do va đập trực tiếp giữa kim loại với kim loại. Độ dày và đặc tính độ nhớt của màng bôi trơn có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả giảm tiếng ồn.

1.9.3 Biện pháp giảm tiếng ồn

Chất bôi trơn

Màng bôi trơn càng dày thì tiếp xúc kim loại và tiếng ồn càng ít. Do đó, sử dụng mỡ đặc biệt là phương pháp tuyệt vời để giảm tiếng ồn. SCHNEEBERGER khuyến nghị sử dụng mỡ bôi trơn gốc dầu khoáng cấp NLGI 2 với xà phòng canxi hoặc xà phòng bari làm chất làm đặc, có thể tạo thành màng bôi trơn ổn định trên các bề mặt tiếp xúc của phần tử lăn.

Mỡ bôi trơn phù hợp không chỉ giảm tiếng ồn khi chạy mà còn kéo dài tuổi thọ sử dụng của thanh dẫn hướng và cải thiện độ mịn khi chạy. Độ nhớt và loại chất làm đặc của mỡ ảnh hưởng đến độ dày và độ ổn định của màng bôi trơn, từ đó ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả giảm tiếng ồn. So với chạy khô hoặc chỉ bôi trơn bằng dầu, sử dụng mỡ chất lượng cao có thể giảm đáng kể mức tiếng ồn.

Áp suất âm p_S (%) theo hàm điều kiện bôi trơn cho thanh dẫn hướng bi BM 35

Xử lý bề mặt

Để giảm thiểu tiếng ồn khi chạy do tiếp xúc kim loại giữa phần tử lăn và các phần tử dẫn hướng xung quanh, trong trường hợp dẫn hướng tuyến tính, cần đặc biệt chú ý giảm thiểu độ nhám bề mặt của các bề mặt tiếp xúc. Bề mặt nhẵn hơn có thể giảm thiểu kích thích rung động trong tiếp xúc, từ đó giảm mức tiếng ồn.

Do đó, SCHNEEBERGER không chỉ sản xuất bàn trượt con lăn mà còn sản xuất bàn trượt bi với kênh hồi nhựa, giúp giảm tiếng ồn. Kênh hồi nhựa so với kênh kim loại có thể hấp thụ nhiều năng lượng rung động hơn, và cung cấp quá trình chuyển tiếp mượt mà hơn khi phần tử lăn vào và ra khỏi vùng chịu tải.

Ngoài ra, một số thiết kế bàn trượt còn bao gồm bình chứa bôi trơn bổ sung, có thể cung cấp nguồn bôi trơn liên tục cho các phần tử lăn, đảm bảo duy trì độ dày màng bôi trơn đủ trong suốt quá trình vận hành. Thiết kế này không chỉ giảm tiếng ồn mà còn cải thiện hiệu suất vận hành tổng thể.

Tấm cách ly

Ngoài biện pháp giảm tiếng ồn hiệu quả bằng cách sử dụng chất bôi trơn, SCHNEEBERGER còn cung cấp tùy chọn thêm tấm cách ly giữa các bi cho thanh dẫn hướng bi BM. Đây là giải pháp cơ học được thiết kế đặc biệt để giảm tiếng ồn.

Các tấm cách ly này ngăn ngừa các phần tử lăn cọ xát hoặc va chạm với nhau, từ đó loại bỏ tiếng ồn do tiếp xúc trực tiếp giữa các viên bi. Khác với hệ thống xích, ưu điểm của tấm cách ly là chỉ chịu ứng suất nén; vì không có thanh kết nối hay cơ cấu nối, chúng không tạo ra ứng suất uốn hay ứng suất kéo. Thiết kế chịu lực thuần nén này làm cho tấm cách ly bền hơn và không phát sinh tiếng ồn bổ sung do mỏi khi vận hành tốc độ cao.

Một ưu điểm khác của hệ thống tấm cách ly là kết cấu đơn giản và yêu cầu bảo trì thấp. So với hệ thống xích cần kiểm tra định kỳ độ mài mòn và độ lỏng của thanh kết nối, hệ thống tấm cách ly chỉ cần đảm bảo bản thân các tấm cách ly không bị hư hỏng. Thiết kế này đơn giản hóa công việc bảo trì đồng thời cung cấp hiệu suất giảm tiếng ồn xuất sắc.