VÌ SAO BẠC TRỤC CHÂN VỊT NÊN DÙNG CAO SU NBR? ƯU ĐIỂM SO VỚI CAO SU THƯỜNG

Trong nhiều catalog về bạc trục chân vịt, gần như luôn thấy cụm từ “bạc cao su NBR”.

Không phải ngẫu nhiên mà vật liệu này gần như trở thành “tiêu chuẩn” cho bạc trục bôi trơn bằng nước.

Vậy NBR là gì, khác gì so với cao su thông thường, và vì sao trong bạc trục chân vịt nên ưu tiên dùng NBR?

Cao su NBR là gì? Khác gì so với cao su thường?

Cao su “thường” mà nhiều người hay gọi thường là cao su thiên nhiên (NR) hoặc các loại cao su tổng hợp phổ thông khác, dùng trong săm lốp, chi tiết giảm chấn, gioăng đơn giản…

NBR (Nitrile Butadiene Rubber) là một loại cao su tổng hợp, tạo ra từ butadiene và acrylonitrile.
Nhờ cấu trúc này, NBR có:

• Khả năng chịu dầu, mỡ, nhiên liệu tốt hơn nhiều so với NR
• Độ bền cơ học và độ ổn định trong môi trường nước, dung dịch chứa muối tốt
• Phạm vi điều chỉnh độ cứng, tính đàn hồi khá rộng (phù hợp sản phẩm kỹ thuật)

Trong bạc trục chân vịt, NBR thường được phối trộn thêm phụ gia để:

• Tăng khả năng chịu mài mòn
• Chịu nước biển, cát, bùn
• Giữ độ đàn hồi sau thời gian dài làm việc

Điều kiện làm việc của bạc trục: “ác” hơn nhiều chi tiết cao su khác

Để hiểu vì sao phải dùng NBR, cần nhìn lại môi trường bạc trục phải chịu:

• Luôn ngâm trong nước biển (hoặc nước sông lẫn muối, bùn, cát)
• Đỡ toàn bộ trọng lượng trục – chân vịt, tải thay đổi theo tốc độ, sóng, tải hàng
• Bôi trơn bằng nước, nên màng bôi trơn mỏng → dễ xảy ra ma sát biên nếu điều kiện không chuẩn
• Nhiệt sinh ra tại vùng tiếp xúc khó tản nhanh nếu nước vào không đủ
• Dễ gặp hạt cứng (cát, sạn, sò, vỏ hải sản) kẹt vào rãnh bạc

Trong điều kiện này, nếu dùng loại cao su “mềm yếu” hoặc nhạy với dầu, nhiệt, nước biển… thì bạc sẽ:

• Rất nhanh mòn rỗ, bong miếng
• Mất đàn hồi, bị chai cứng → tăng rung, tăng ồn
• Nứt gãy, xé rách khi có tải sốc

Đó là lý do bạc trục cần một vật liệu ổn định hơn – bền mài mòn – chịu môi trường tốt: NBR.

Ưu điểm của cao su NBR so với cao su thường khi dùng cho bạc trục

Chịu mài mòn tốt trong môi trường có cát – bùn

• Bạc trục luôn có hạt cứng đi qua cùng dòng nước: cát, bùn, vỏ sò…
• NBR có độ bền xé và bền mài mòn cao, ít bị “cào rãnh” sâu như một số loại cao su mềm khác.
• Bề mặt NBR đã lưu hóa tốt sẽ mòn đều theo thời gian, không bong từng mảng → giữ được clearance tương đối ổn định.

Kết quả là tuổi thọ bạc dài hơn, trục ít bị xước sâu do hạt cứng.

Độ đàn hồi phù hợp để vừa giảm rung, vừa giữ được hình dạng

Trong bạc trục, nếu cao su:

• Quá mềm → dễ biến dạng, trục “lắc” nhiều, bạc nhanh mòn, khó giữ tâm
• Quá cứng → truyền rung, ồn lớn, làm việc giống bạc cứng (nhựa, đồng)

NBR cho phép điều chỉnh độ cứng khoảng 60–80 Shore A, đây là vùng rất phù hợp cho bạc trục:

• Đủ mềm để hấp thụ rung, giảm tiếng gõ, giảm mệt cho kết cấu tàu
• Đủ cứng để đỡ được tải trọng trục – chân vịt, không bị “lún” quá mức

Nhiều loại cao su khác nếu chỉnh lên độ cứng tương đương thì mất nhiều đàn hồi, giòn và dễ nứt hơn NBR.

Ổn định trong nước biển, dầu mỡ và nhiệt độ làm việc

Dù bạc trục bôi trơn bằng nước, khu vực này vẫn có thể tiếp xúc với:

• Dầu mỡ từ trong ống đuôi, từ hệ thống làm kín
• Một phần nhiệt truyền từ trục nóng ra
• Môi trường nước biển có muối, có hóa chất chống hà, chống gỉ

Cao su NBR:

• Ít trương nở trong dầu hơn so với cao su thiên nhiên
• Chịu được dải nhiệt làm việc từ khoảng -20 đến 80–90°C (tùy hệ NBR), đủ cho hầu hết hệ trục tàu biển
• Ít bị “phồng rộp, mềm nhũn” khi ngâm trong môi trường lẫn dầu mỡ

Trong khi đó, nhiều loại cao su phổ thông:

• Nhanh trương, mềm, mất cơ tính khi gặp dầu
• Bề mặt dễ “phồng rộp” hoặc nứt/chai khi bị nhiệt cục bộ

Dễ gia công theo thiết kế kỹ thuật của bạc trục

Bạc trục chân vịt có:

• Rãnh dẫn nước với hình dạng phức tạp
• Yêu cầu chính xác về độ đồng tâm, độ tròn, bề mặt rãnh
• Độ dày lớp cao su phải đều quanh chu vi

NBR có tính gia công và lưu hóa ổn định, phù hợp với:

• Đúc, ép nóng vào vỏ kim loại hoặc vỏ composite
• Gia công rãnh sau lưu hóa (tiện, phay, mài)
• Sản xuất hàng loạt với sai số nhỏ

Nhờ đó, nhà sản xuất dễ kiểm soát chất lượng, đảm bảo bạc trục đúng kích thước, đúng profile rãnh, lắp vào là chạy ổn định.

Giá thành và hiệu quả sử dụng hợp lý

So với một số loại cao su chịu dầu, chịu nhiệt cao cấp khác:

• NBR có giá vật liệu và chi phí gia công hợp lý
• Dễ mua, nguồn cung ổn định
• Đã có rất nhiều kinh nghiệm thực tế trong ngành tàu thủy

So với cao su “thường” rẻ tiền:

• NBR đắt hơn một chút, nhưng bền hơn nhiều, giảm số lần thay bạc
• Ít gây hỏng trục, hỏng phớt → tiết kiệm chi phí sửa chữa lớn

Nếu tính cả chi phí dừng tàu, lên triền, rút trục, thay bạc, dùng cao su NBR cho bạc trục gần như luôn kinh tế hơn so với dùng cao su phổ thông.

Hạn chế nếu không dùng NBR cho bạc trục

Nếu sử dụng loại cao su khác không tối ưu cho môi trường bạc trục, thường gặp:

• Bạc mòn nhanh, bong từng mảng, tạo rãnh sâu
• Cao su chai cứng sau một thời gian, mất khả năng giảm rung
• Khi gặp dầu, mỡ, một số loại cao su trương nở, mềm nhũn, mất kích thước chuẩn
• Nguy cơ cháy bạc, kẹt trục nếu cao su không chịu được nhiệt khi bôi trơn kém

Chi phí thay bạc, sửa trục và thời gian tàu nằm bờ thường lớn hơn rất nhiều so với phần tiết kiệm khi chọn cao su rẻ.

Bạc trục chân vịt làm việc trong môi trường rất khắc nghiệt: nước biển, cát – bùn, tải thay đổi, nhiệt cục bộ, đôi khi có dầu mỡ xen kẽ.

Trong điều kiện đó, cao su NBR vượt trội hơn so với cao su thông thường nhờ:

• Chịu mài mòn tốt, ít bong rỗ
• Độ đàn hồi – độ cứng phù hợp để vừa giảm rung, vừa giữ được hình dạng
• Ổn định hơn trong nước biển, dầu mỡ và dải nhiệt làm việc của hệ trục
• Dễ gia công theo thiết kế kỹ thuật, giá thành và hiệu quả sử dụng hợp lý

Đó là lý do hầu hết các nhà sản xuất bạc trục chân vịt đều chọn NBR là vật liệu tiêu chuẩn, giúp tăng tuổi thọ bạc, bảo vệ trục và giảm chi phí vận hành cho cả vòng đời con tàu.