Смазки для подшипников

Смазывание подшипников

Одним из важнейших условий безопасной работы и номинальной долговечности подшипника является правильность в выборе смазывающего материала и способе смазки. Смазочный материал в подшипниковых узлах выполняет следующие основные функции:

• во время эксплуатации уменьшает трение скольжения, возникающее между телами качения, сепаратором и дорожками качения;
• уменьшить, в определенных пределах, рабочий уровень шума подшипников;
• защищает подшипник от коррозии.

Выбор смазочных материалов для смазки подшипников должен выполняться с учетом следующих критериев:

• стабильность физических и химических показателей;
• отсутствие инородных тел проистекающих из механических компонентов (такие, как абразивные материалы, металлические вещества и т.п.);
• наличие минимального коэффициента трения;
• не вызывать коррозию;
• должны обладать качественной смазочной способностью.

Смазывание подшипников выполняется с помощью двух категорий смазочных материалов:

• жидкие смазки (масла);
• твердые/пластичные смазки (консистентные).

Стандартными применяемыми смазками являются Chevron SRI-2 или Shell Alvania2

При выборе смазочного материала нужно увеличить коэффициент вязкости в размере прямо пропорциональном размерам подшипника и значениям нагрузки и температуры.

Смазка является одним из самых важных факторов для обеспечения качественной отдачи подшипника, т.к. препятствует появлению трения между телами качения, кольцами и сепаратором, а также создает значительную защиту от воздействия некоторых внешних факторов, как пыль или влага, предотвращая износ и появление коррозии.

Подшипники не требуют большого количества смазывающего вещества, за исключением тех случаев, когда они должны выполнять особенные задания в отношении уплотнений или рассеяния тепла. Можно использовать как консистентную смазку, так и жидкое масло. (Ниже приводится специальный раздел о смазывании подшипников консистентной смазкой и жидким маслом). Следует заметить, что консистентная смазка и жидкое масло, которые будут применяться, не должны содержать примесей, т.к. даже песчаное зерно или маленькая частица металла могут привести к повреждению подшипника. Со временем смазывающее вещество теряет свою рабочую эффективность, поэтому требует периодической доливки необходимого количества для хорошей эксплуатации подшипника, пытаясь всегда учитывать все рабочие факторы и особые рабочие условия (пыль, влага, слишком высокая температура).  При использовании подшипников, не требующих обслуживания, которые смазаны на весь срок службы нет необходимости заботиться о смазывании, так как они разработаны для особых применений, в которых нет возможности осуществить периодическую доливку смазки.

Консистентная смазка

Смазочный материал, используемый в качестве смазки, предоставляет некоторые преимущества, потому как наделен более высокой стойкостью к окислению и появлению ржавчины, а также позволяет иметь меньшие растраты во время применения подшипника. Как правило, выбор смазывания консистентной смазкой, а не жидкой смазкой зависит от параметров применения, предусматривая очень высокую рабочую температуру и скорость. На таблицах отдельных подшипников, предоставленных в настоящем каталоге, приведены различные рабочие скорости. Для осуществления верного выбора смазочного материала следует учитывать следующие критерии:

• Рабочая тампература - (поле температуры смазки должно быль немного выше поля рабочей температуры подшипника. Никогда не рекомендуется достигать максимальной и минимальной рабочей температуры).
• Тип смазочного материала.
• Общие характеристики смазочного материала (водоотталкиваемость, хранение, совместимость). Что касается хранения залитого в подшипники смазочного материала, важно придерживаться технических спецификаций производителей, т.к. при особых условиях нельзя гарантировать срок годности смазки свыше 3 лет, за исключением случаев, в которых соблюдаются следующие обязательные условия:
• тип окружающей среды (закрытое помещение)
• влажность (воздуха макс. 70%)
• температура мин. 0° - макс. 40°
• упаковка подшипника
• загрязнение внешними факторами (газ, пыль, пар и т.п.)

Если подшипник не применяется в течение длительного времени, отличающегося от предусмотренного, то может подвергаться более сильному трению во время эксплуатации, что не должно воспрепятствовать его применению, за исключением тех случаев, если не соблюдались необходимые, для качественного хранения, меры предосторожности. В тех случаях, когда смазочное вещество предоставляет проблемы в осуществлении смазывания, вызванные высыханием, можно воспользоваться чисткой подшипника с повторным применением смазки, в том же количестве, которое использовалось при первом монтаже или согласно проектным данным. Для осуществления правильной повторной смазки, нужно чтобы подшипник находился в состоянии рабочей температуры и вращался, по возможности перед остановом установки. Рекомендуется использовать количество смазочного материала от 20% до 80% заложенного вначале.

Смазывание жидким смазочным материалом

Смазывание жидкой смазкой требуется тогда, когда имеются применения, требующие достижения высоких скоростей и повышенных нагрузок, нуждающихся в рассеивании тепла подшипников, или когда близлежащие детали уже смазаны жидкой смазкой. Как правило, рекомендуется применение очищенных минеральных масел без добавок. Для применений особого назначения можно использовать масла с добавками, но также и синтетические масла, рекомендуемые, главным образом, для достижения высоких температур. Как правило, следует выбирать смазочное масло такой вязкости, которая обеспечивает рабочей температуре значение, не ниже 12мм² /с.

При применениях особого назначения, в которых достигаются очень высокие значения в отношении количества оборотов, рекомендуется использовать жидкие масла, способные обеспечить максимальную текучесть, а значит низкое трение между телами качения.

Типы жидкой смазки

Выбор применяемого типа смазки зависит главным образом от применения и от скоростей, достигаемых подшипником. Ниже перечисляются различные и более применяемые типы смазки:

• Капельное смазывание:  используется для радиальных подшипников, гарантирует высокое число оборотов, но применяемое только в тех случаях, когда подшипник поставляется со смазочным отверстием на внешнем кольце
• Смазка погружением: определяемая и другими названиями (смазка с помощью масляной ванны или картерная смазка), используется главным образом для низких скоростей, около половины оборотов, которых обычно достигает подшипник. Подходит для установки на горизонтальной оси, уровень масла с остановленным подшипником должен достигнуть самой низкой точки внутренней дорожки качения. Обеспечение нужным количеством масла играет важную роль, поскольку недостаток масла может вызвать слишком короткие промежутки смены масла; рекомендуется постоянное отслеживание за уровнем масла посредством специального индикатора.
• Смазка с циркуляцией масла: используется тогда, когда достигается высокая скорость и температура, что обеспечивает сокращение износа подшипника и уменьшает периодичность замены масла. Проводя фильтрацию можно достигнуть поддержания низкой рабочей температуры.
• Смазывание масляным туманом: используется тогда, когда нужно достигнуть высоких скоростей вращения, т.к. данная система смазки осуществляется через впрыскивание незначительного дозируемого количества масла, распыленного в потоке воздуха. Уточняется, что используется только чистый сухой воздух без примесей. Сверхдавление, создающееся внутри установки должно обеспечивать отсутствие воздействие любых внешних загрязняющих факторов, таких как пыль, обломочные материалы, пары, влага и т.п.
• Централизованное смазывание маслом: применяется тогда, когда имеется необходимость в смазке разных точек оборудования. Обычно, такое действие осуществляется с помощью централизованного насоса, обеспечивающего распределение масла в разные заинтересованные участки оборудования. Преимуществом данного типа смазки является увеличенный контроль над порцией смазочной жидкости и фильтрацией.

Смазывание и техническое обслуживание чрезвычайно важны для надежной работы и длительного срока службы подшипников качения.

Назначение смазки в подшипниках качения
Смазка должна осуществлять следующие функции, рис. 1:
образовывать на контактирующих поверхностях достаточно прочную масляную пленку и тем самым предохранять их от износа и преждевременной усталости 1;
при смазывании маслом – отводить тепло 2;
в случае консистентной смазки – дополнительно защищaть подшипник от попадания снаружи твердых и жидких загрязнений 3;
гасить шум при работе подшипника 4;
защищать от коррозии 5.

Подбор вида смазочного материала
При конструировании необходимо как можно раньше определиться с видом смазки для подшипника: консистентная или жидкая.
Факторами, от которых зависят вид и количество смазочного материала, являются:

• условия эксплуатации;
• устройство и размер подшипника;
• сопряженная с подшипником конструкция;
• подвод смазки.

Критерии применения консистентных смазок
При выборе в пользу консистентных смазок следует учесть следующие особенности их применения:

• очень низкие затраты на реализацию конструкции;
• уплотняющий эффект;
• продолжительное действие благодаря запасу смазки;
• длительный срок службы смазки при малых расходах на техническое обслуживание (в некоторых случаях достаточность на весь срок службы подшипника);
• при необходимости повторного смазывания следует предусмотреть каналы для подвода смазки и пространство для сбора отработавшей смазки;
• консистентные смазки не отводят тепло;
• не вымываются продукты износа и прочие частицы.

Критерии применения смазочных масел
При выборе в пользу смазочных масел следует учесть следующие особенности:

• хорошее распределение смазки и снабжение смазкой точeк контакта;
• возможность отвода тепла из подшипника (важно, прежде всего, при высоких частотах вращения и высоких нагрузках);
• вымываются частицы, образующиеся вследствие износа;
• при смазывании минимальным количеством масла – крайне низкие потери на трение;
• необходимы более сложные и дорогостоящие мероприятия по смазыванию и уплотнению узла.

При экстремальных условиях эксплуатации (например, очень высокая температура, вакуум, агрессивные среды), по согласованию с инженерной службой, также возможны специальные способы смазывания, например, твердыми смазками.

Проектирование каналов для подвода смазки
Подводящие каналы и смазочные отверстия в корпусах и валах, рис. 2 и рис. 3, следует:

• вести непосредственно к смазочному отверстию подшипника;
• ограничить минимально возможной протяженностью;
• предусмотреть для каждого подшипника отдельный подводящий канал.

Следует обеспечить заполнение каналов, рис. 2; в случае необходимости – удалить из каналов воздух. Необходимо придерживаться рекомендаций производителей смазочных систем.

Консистентные смазки
Консистентные смазки различаются по составу загустителя и базовoго масла. Для базовых масел консистентных смазок действительны данные раздела «Смазочные масла».

Состав консистентной смазки
Большинство консистентных смазок состоят из загустителя на основе металлического мыла и минерального базового масла. Дополнительно в них вводят присадки. Они оказывают влияние на такие свойства, как защита от износа, защита от коррозии или устойчивость к старению. Однако подобные пакеты присадок эффективны не во всем диапазоне температур и нагрузок.

Стойкость консистентных смазок к воздействию таких факторов окружающей среды, как температура и влажность существенно разнится.

Следует тщательно проверить совместимость смазочных веществ:

• между собой;
• с антикоррозионными средствами; 
• с термопластами, реактопластами и эластомерами;
• с легкими сплавами и цветными металлами;
• с покрытиями;
• с лакокрасочными материалами;
• с точки зрения экологичности.

При оценке экологичности следует, помимо прочего, учитывать токсичность, биологическую разлагаемость и класс опасности для воды.

Смазывание
Тип консистентной смазки Свойства консистентной смазки зависят:

• от базового масла;
• от вязкости базового масла (важно для диапазона частот вращения);
• от загустителя (прочность на сдвиг важна для диапазона частот вращения);
• от присадок.

Консистентность смазок
Консистентные смазки делятся на классы консистентности (классы NLGI согласно DIN 51 818). Для подшипников качения предпочтительны консистентные смазки класов 1, 2, 3, см. рис. 5.

Подбор пригодной консистентной смазки
Для смазывания применяются специализированные консистентные смазки для подшипников качения серии K по DIN 51 825.

Смазку подбирают, исходя из условий работы подшипника:

• температуры;
• контактного давления, см. стр. 83;
• частоты вращения, см. стр. 83;
• наличия воды и уровня влажности, см. стр. 83.

Диапазон температур эксплуатации
Диапазон температур эксплуатации консистентнoй смазки должен соответствовать диапазону возможных рабочих температур внутри подшипника.

Производители смазок назначают допустимый диапазон температур эксплуатации для своих специализированных подшипниковых смазок серии K согласно DIN 51 825.

Верхняя граница диапазона определяется согласно DIN 51 821 посредством проверки на стенде FAG FE9 для испытаний специализированных консистентных подшипниковых смазок. В ходе данного теста при верхней границе диапазона температуры должна быть достигнута 50-процентная надежность (F50) в течение не менее чем 100 часов испытаний.

Нижняя граница диапазона согласно DIN 51 825 определяется давлением истечения. Давление истечения для консистентных смазок — это давление, необходимое для того, чтобы продавить столбик смазки сквозь калиброванное отверстие.

Для консистентных смазок серии K давление истечения при нижней границe диапазона температуры должно быть менeе 1 400 мбар.

При определении нижней границы диапазона посредством давления утверждается лишь то, что консистентная смазка может быть доставлена в узел при данной температуре.

Однако это не позволяет сделать вывод о пригодности смазки для подшипников качения при низкой температуре.

Поэтому при нахождении нижней границы диапазона температуры консистентной смазки дополнительно определяется момент трения при низкой температуре в соответствии с ASTM D 1478 или IP 186/93. Для нижней границы диапазона момент трения при пуске не должен превышать 1 000 Нмм, а момент трения при вращении – 100 Нмм.