Trong hệ thống máy đào hầm TBM, ổ trục chính là một trong những bộ phận cơ khí quan trọng, chịu tải trọng lớn và đóng vai trò duy trì chuyển động quay của đầu cắt. Để thiết bị vận hành ổn định và liên tục, việc bảo vệ ổ trục trước ma sát, mài mòn và sự xâm nhập của nước, đất đá là yêu cầu kỹ thuật không thể xem nhẹ.
Mỡ bôi trơn TBM và vật liệu làm kín ổ trục chính vì thế giữ vai trò thiết yếu trong việc bảo vệ hệ thống truyền động, hỗ trợ duy trì hiệu suất và hạn chế nguy cơ gián đoạn thi công.
Vậy hệ thống bôi trơn và làm kín ổ trục chính TBM hoạt động như thế nào? Những đặc tính kỹ thuật nào cần được xem xét khi lựa chọn vật liệu phù hợp? Hãy cùng tìm hiểu thêm những thông tin hữu ích qua bài viết sau đây.
Ổ trục chính TBM là gì và có vai trò như thế nào trong hệ thống máy đào hầm TBM?
Trong máy đào hầm TBM, ổ trục chính (Main Bearing) là bộ phận quan trọng của hệ thống truyền động đầu cắt, cho phép đầu cắt quay và tiếp nhận các tải trọng phát sinh trong quá trình đào.
Khi TBM vận hành, đầu cắt liên tục tương tác với địa tầng, tạo ra các lực tác động phức tạp lên hệ thống truyền động. Ổ trục chính có nhiệm vụ hỗ trợ chuyển động quay, đồng thời chịu và truyền các thành phần tải trọng dọc trục, hướng kính và mô-men lật theo thiết kế của máy.
Đây cũng là một trong những cụm thiết bị có giá trị cao, kết cấu phức tạp và yêu cầu bảo trì nghiêm ngặt. Đặc biệt, trong các dự án đào hầm dài hoặc thi công dưới lòng đất ở độ sâu lớn, việc tiếp cận và sửa chữa ổ trục chính có thể gặp nhiều khó khăn, ảnh hưởng đáng kể đến tiến độ dự án.
Vì vậy, duy trì điều kiện làm việc phù hợp cho ổ trục chính không chỉ là yêu cầu về bảo trì cơ khí mà còn là yếu tố quan trọng đối với tính liên tục và hiệu quả của quá trình đào hầm.
Chức năng bôi trơn và làm kín ổ trục chính TBM
Hệ thống ổ trục chính TBM thường phải làm việc trong điều kiện tải trọng lớn, tốc độ quay tương đối thấp và môi trường có nguy cơ tiếp xúc với nước, bùn đất hoặc các hạt vật liệu có tính mài mòn.
Để bảo vệ bộ phận này, hệ thống sử dụng các giải pháp bôi trơn và làm kín được thiết kế phù hợp với kết cấu thiết bị.
Mặc dù có mối liên hệ chặt chẽ, bôi trơn và làm kín cũng có những chức năng riêng, bổ trợ cho nhau giúp bảo vệ hệ thống ổ trục chính, nhằm duy trì điều kiện vận hành ổn định của hệ thống.
1. Bôi trơn ổ trục chính – Giảm ma sát và bảo vệ các bề mặt tiếp xúc
Trong quá trình vận hành, các bề mặt tiếp xúc của ổ trục chịu tải trọng và chuyển động tương đối liên tục. Nếu điều kiện bôi trơn không phù hợp, ma sát và mài mòn có thể gia tăng, ảnh hưởng đến hiệu suất cũng như tuổi thọ của cụm ổ trục.
Mỡ bôi trơn ổ trục chính máy TBM (Lubricating grease) được sử dụng trong các hệ thống có thiết kế bôi trơn bằng mỡ nhằm thực hiện những chức năng quan trọng:
- Giảm ma sát và mài mòn: Hình thành và duy trì lớp màng bôi trơn giữa các bề mặt tiếp xúc, hạn chế tiếp xúc kim loại trực tiếp trong phạm vi điều kiện làm việc cho phép.
- Chịu tải trọng cơ học: Hỗ trợ bảo vệ các bề mặt chịu tải trọng lớn, đặc biệt trong những điều kiện vận hành đòi hỏi khả năng chịu cực áp.
- Hạn chế ăn mòn: Góp phần bảo vệ các chi tiết kim loại trước tác động của độ ẩm và những yếu tố gây ăn mòn.
- Duy trì điều kiện vận hành ổn định: Hỗ trợ hệ thống truyền động hoạt động hiệu quả, giảm nguy cơ suy giảm tính năng do bôi trơn không đầy đủ.
Việc duy trì điều kiện bôi trơn phù hợp có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ ổ trục chính, hạn chế những tác động cơ học bất lợi và hỗ trợ duy trì hiệu suất vận hành của hệ thống TBM.
2. Làm kín ổ trục chính – Ngăn chặn sự xâm nhập của nước và tạp chất
Bên cạnh bôi trơn, làm kín ổ trục chính TBM (Main Bearing Sealing) là yêu cầu quan trọng nhằm bảo vệ hệ thống truyền động trước môi trường thi công khắc nghiệt.
Trong quá trình đào, khu vực phía trước đầu cắt có thể chịu tác động của áp lực đất, nước ngầm và vật liệu đào. Nếu các tác nhân này xâm nhập vào hệ thống ổ trục, chúng có thể gây nhiễm bẩn chất bôi trơn, làm gia tăng mài mòn hoặc ảnh hưởng đến các bộ phận cơ khí.
Hệ thống làm kín ổ trục chính thường kết hợp các chi tiết làm kín cơ khí với vật liệu làm kín chuyên dụng, nhằm:
- Hạn chế nước, bùn đất và các hạt mịn xâm nhập vào hệ thống ổ trục.
- Bảo vệ chất bôi trơn khỏi nguy cơ nhiễm bẩn từ môi trường bên ngoài.
- Hỗ trợ duy trì khả năng làm kín trong điều kiện chênh lệch áp lực và chuyển động tương đối.
- Góp phần bảo vệ ổ trục và duy trì tính ổn định của hệ thống truyền động.
Các loại mỡ làm kín ổ trục chính TBM (Main bearing sealing grease) thường được thiết kế để có khả năng bám dính, chống rửa trôi và duy trì hàng rào bảo vệ trong hệ thống làm kín.
Các yếu tố kỹ thuật cần xem xét khi lựa chọn mỡ bôi trơn và làm kín ổ trục chính TBM
Trong thi công hầm cơ giới, hiệu quả bôi trơn và làm kín ổ trục chính không chỉ phụ thuộc vào đặc tính của vật liệu mà còn chịu ảnh hưởng trực tiếp từ điều kiện vận hành, thiết kế thiết bị và phương pháp cấp mỡ. Vì vậy, việc lựa chọn mỡ bôi trơn TBM và vật liệu làm kín chuyên dụng cần được đánh giá tổng thể dựa trên các yêu cầu kỹ thuật thực tế của từng hệ thống.
1. Khả năng chịu tải và chống mài mòn
Trong quá trình đào hầm, sự thay đổi về lực đẩy, mô-men xoắn và tốc độ quay đầu cắt có thể tạo ra những trạng thái tải trọng phức tạp lên hệ thống ổ trục chính. Đặc biệt, khi TBM vận hành dưới tải trọng lớn hoặc biến động liên tục, yêu cầu về khả năng bảo vệ các bề mặt tiếp xúc càng trở nên quan trọng.
Đối với hệ thống bôi trơn bằng mỡ, vật liệu cần có khả năng chịu tải, giảm ma sát và chống mài mòn phù hợp. Các hệ phụ gia chịu cực áp (Extreme Pressure – EP) và chống mài mòn (Anti-Wear – AW) có thể hỗ trợ duy trì khả năng bảo vệ bề mặt ổ trục trong những điều kiện làm việc khắc nghiệt.
2. Khả năng chống rửa trôi và bảo vệ trước tạp chất
Trong môi trường đào hầm TBM, áp lực nước ngầm cùng sự hiện diện của bùn đất và các hạt mịn có tính mài mòn có thể tạo ra những thách thức đối với hệ thống làm kín ổ trục chính. Nếu nước hoặc vật liệu đào xâm nhập qua các vị trí làm kín, chất bôi trơn có nguy cơ bị nhiễm bẩn, làm gia tăng khả năng ăn mòn và mài mòn các bộ phận cơ khí.
Vì vậy, mỡ làm kín ổ trục chính TBM cần có khả năng chống nước, hạn chế rửa trôi và duy trì hàng rào bảo vệ trong điều kiện áp lực làm việc phù hợp. Đây là yếu tố quan trọng nhằm hỗ trợ ngăn chặn sự xâm nhập của các tác nhân từ bên ngoài và bảo vệ hệ thống ổ trục.
3. Độ bám dính và tính ổn định của vật liệu
Trong quá trình vận hành, mỡ bôi trơn và vật liệu làm kín có thể chịu tác động của chuyển động cơ học, lực cắt và những biến động về nhiệt độ, áp lực.
Độ bám dính phù hợp giúp vật liệu duy trì sự hiện diện tại các bề mặt cần bảo vệ, trong khi tính ổn định cơ học hỗ trợ duy trì đặc tính làm việc trong suốt quá trình sử dụng.
Nếu vật liệu không đáp ứng yêu cầu, mỡ có thể thay đổi trạng thái, phân bố không đồng đều hoặc suy giảm khả năng duy trì lớp bảo vệ tại vị trí ứng dụng. Vì vậy, đặc tính lưu biến, độ ổn định cơ học và khả năng duy trì vị trí của vật liệu cần được xem xét theo điều kiện vận hành thực tế.
4. Khả năng bơm cấp và phân phối mỡ
Đối với các hệ thống bôi trơn và làm kín sử dụng thiết bị cấp mỡ tự động, khả năng bơm là một tiêu chí kỹ thuật quan trọng. Vật liệu cần có đặc tính lưu biến phù hợp để được vận chuyển qua đường ống, van phân phối và các điểm cấp mỡ theo thiết kế. Mỡ có độ đặc quá cao hoặc không phù hợp với điều kiện nhiệt độ có thể làm tăng trở lực bơm, ảnh hưởng đến khả năng phân phối.
Bên cạnh đặc tính vật liệu, lưu lượng, áp lực cấp mỡ và mức độ phân phối đồng đều cũng cần được kiểm soát. Ngay cả khi sử dụng sản phẩm phù hợp, việc cấp mỡ không đầy đủ hoặc không đúng yêu cầu vẫn có thể ảnh hưởng đến hiệu quả bôi trơn và làm kín. Do đó, việc lựa chọn vật liệu cần gắn liền với khả năng vận hành của hệ thống cấp mỡ và các thông số do nhà sản xuất TBM quy định.
5. Tính tương thích với thiết bị và yêu cầu bảo trì
Mỗi hệ thống TBM có những đặc điểm riêng về kết cấu ổ trục, thiết kế làm kín, hệ thống cấp mỡ và điều kiện vận hành. Vì vậy, vật liệu được lựa chọn cần đáp ứng yêu cầu tương thích với các bộ phận liên quan, đặc biệt là gioăng làm kín, vật liệu đàn hồi và hệ thống phân phối. Việc sử dụng các loại mỡ không tương thích hoặc pha trộn vật liệu khi chưa được kiểm chứng có thể làm thay đổi đặc tính làm việc, ảnh hưởng đến hiệu quả bảo vệ thiết bị.
Bên cạnh đó, đối với những bộ phận cơ khí quan trọng có khả năng tiếp cận và sửa chữa hạn chế như ổ trục chính TBM, công tác bảo trì chủ động và giám sát tình trạng hệ thống giữ vai trò đặc biệt quan trọng. Việc theo dõi áp lực cấp mỡ, lượng tiêu thụ, tình trạng thiết bị và những dấu hiệu bất thường cần được thực hiện theo hướng dẫn của nhà sản xuất máy.
Nhìn chung, hiệu quả bôi trơn và làm kín ổ trục chính TBM cần được đảm bảo thông qua sự kết hợp đồng bộ giữa vật liệu chuyên dụng, thiết kế hệ thống, điều kiện vận hành và quy trình bảo trì. Lựa chọn đúng giải pháp không chỉ góp phần bảo vệ các bộ phận cơ khí quan trọng mà còn hỗ trợ duy trì tính liên tục và hiệu quả của quá trình đào hầm.
Lựa chọn giải pháp bôi trơn và làm kín ổ trục chính TBM theo yêu cầu dự án
Để lựa chọn giải pháp phù hợp với yêu cầu thực tế của từng dự án, một số yếu tố quan trọng sau cũng cần được xem xét:
- Xác định nhu cầu kỹ thuật và phạm vi ứng dụng
Trước tiên, cần làm rõ mục tiêu sử dụng vật liệu trong hệ thống TBM: bôi trơn các bộ phận chịu tải, bảo vệ hệ thống làm kín ổ trục chính hay phục vụ những vị trí cơ khí chuyên biệt khác. Việc xác định đúng nhu cầu ngay từ đầu giúp định hướng lựa chọn nhóm sản phẩm phù hợp và tránh sử dụng vật liệu ngoài phạm vi ứng dụng được thiết kế.
- Đối chiếu hồ sơ kỹ thuật và điều kiện ứng dụng
Bên cạnh tài liệu kỹ thuật sản phẩm (TDS), việc đánh giá nên dựa trên hồ sơ thiết bị, yêu cầu kỹ thuật của dự án và các dữ liệu thử nghiệm liên quan. Đối với những ứng dụng đặc thù, cần xem xét thêm các kết quả đánh giá hoặc thử nghiệm phù hợp trước khi quyết định sử dụng, đặc biệt khi lựa chọn vật liệu thay thế cho hệ thống đang vận hành.
- Phối hợp với đơn vị cung cấp giải pháp chuyên môn
Đối với những hệ thống TBM có yêu cầu kỹ thuật cao, sự phối hợp giữa nhà thầu, đội ngũ vận hành, nhà sản xuất thiết bị và đơn vị cung cấp vật liệu chuyên dụng có thể hỗ trợ quá trình đánh giá và lựa chọn giải pháp hiệu quả hơn. Việc trao đổi thông tin ngay từ giai đoạn chuẩn bị giúp xác định yêu cầu ứng dụng, làm rõ các điều kiện kỹ thuật và xây dựng phương án cung cấp vật liệu phù hợp với tiến độ thi công.
Lựa chọn đúng giải pháp không chỉ là tìm kiếm một sản phẩm đáp ứng thông số kỹ thuật, mà còn là bảo đảm vật liệu được ứng dụng đúng mục đích, đúng hệ thống và phù hợp với yêu cầu thực tế của dự án.
MC Underground – Giải pháp vật liệu bôi trơn và làm kín ổ trục chính cho máy đào hầm TBM từ Đức
MC Underground (MCU) là đơn vị chuyên môn thuộc Tập đoàn MC-Bauchemie, Đức – Tập đoàn uy tín thế giới trong lĩnh vực hóa chất xây dựng với hơn 60 năm kinh nghiệm, hiện diện tại hơn 50 quốc gia và có hơn 3.500 nhân sự trên toàn cầu.
Với định hướng cung cấp các giải pháp hóa chất và công nghệ chuyên biệt trong lĩnh vực đào hầm và khai thác mỏ, MCU phát triển danh mục vật liệu phục vụ nhiều công đoạn thi công TBM, trong đó có các hệ mỡ bôi trơn và làm kín ổ trục chính.
1. MC-Montan Support MB L1 – Mỡ EP2 đa năng cho máy khoan hầm TBM
- Tính chất bôi trơn và khả năng bơm tuyệt vời.
- Đặc tính rửa trôi tốt.
- Bám dính tốt với bề mặt kim loại.
Xem sản phẩm: MC-Montan Support MB L1
2. MC-Montan Support MB L11 – Mỡ bôi trơn EP2 cao gốc sinh học cho máy khoan hầm TBM
- Tính chất bôi trơn và khả năng bơm tuyệt vời.
- Độ phân hủy sinh học cao.
- Dựa trên nguyên liệu thô dễ tái tạo.
- Khả năng chống rửa trôi tốt.
- Bám dính tốt với bề mặt kim loại.
Xem sản phẩm: MC-Montan Support MB L11
3. MC-Montan Support MB S1 – Mỡ làm kín vòng bi chính cho máy khoan hầm TBM
- Tính chất bôi trơn và khả năng bơm tuyệt vời.
- Đặc tính rửa trôi tốt.
- Bám dính tốt với bề mặt kim loại.
Xem sản phẩm: MC-Montan Support MB S1
4. Giải pháp phù hợp với yêu cầu của từng dự án
Đối với đào hầm TBM, MCU cung cấp hệ giải pháp hóa chất và công nghệ toàn diện, bao gồm:
- Điều hòa & Ổn định đất
- Chất làm kín đuôi khiên
- Vữa bơm lấp khe hở vành khuyên
- Vật liệu bôi trơn & Làm kín ổ trục
- Phụ gia cho cấu kiện vỏ hầm đúc sẵn, tấm segment
- Bơm xử lý kỹ thuật
Điểm khác biệt trong cách tiếp cận của MCU không chỉ nằm ở danh mục vật liệu, mà còn ở việc kết hợp công nghệ hóa chất với hiểu biết chuyên sâu về địa tầng, thiết bị và quy trình thi công. Qua đó, các giải pháp được định hướng lựa chọn và ứng dụng theo yêu cầu kỹ thuật cụ thể, thay vì áp dụng một phương án chung cho mọi điều kiện công trình.
Với năng lực chuyên môn toàn cầu, sự am hiểu thực tiễn và phương pháp tiếp cận theo hệ giải pháp đồng bộ, MCU mang đến những giải pháp tin cậy, hiệu quả, được thiết kế phù hợp với yêu cầu của từng dự án và những điều kiện khắt khe của công trình ngầm trên toàn thế giới.
Khám phá hệ giải pháp hóa chất & công nghệ TBM từ MC Underground
