Выражаем благодарность российскому представительству компании Kluber Lubrication (Германия) за оказанную помощь.
Статья написана исключительно для ознакомления интернет-пользователей с основами выбора смазочного материала и методами его защиты в подшипниковом узле. Будет полезна конструкторам и механикам, а также студентам ВТУЗов.
Мы не несет ответственности за непосредственный, опосредственный или непреднамеренный ущерб, нанесенный в результате использования информации представленной в данной статье. Постоянный адрес статьи: www.snr.com.ru/e/lubrications_1_1.htm При любом использовании данного материала ссылка на него обязательна!
Вы также можете принять участие
в написание статьи, оставив свои дополнения,
замечания и комментарии на электронном адресе:
http://ilchenko-andrew.livejournal.com/878.html Указание имени автора того или иного изменения гарантируется!
Содержание
1. Необходимость в смазке подшипников
2. Выбор метода смазывания подшипников
3. Смазывание пластичной смазкой
4. Смазывание маслом
5. Защита подшипниковых узлов от загрязнения и вытекания смазочного материала
6. Твердые смазочные материалы и покрытия элементов трения
7. Справочные материалы
Список источников
3. Смазывание пластичной смазкой
Пластичные смазки – это мазеобразные продукты, чьи состав и свойства разработаны для снижения трения и износа при превышении широчайшего предела температур и периода времени. Смазки бывают твердыми, полужидкими или мягкими, состоящими из:
Рисунок 3.1 - Микроструктура пластичной смазки
Масло, присутствующее в смазочном материале, называется его базовым маслом. Пропорции базового масла могут изменяться в зависимости от типа и количества сгустителя и возможного применения смазки. Для большинства смазок, содержание базового масла колеблется от 85% до 97%.
В качестве базовых масел используют: минеральные масла, синтетические масла, в том числе сложноэфирные синтетические и силиконовые масла; на растительных маслах; на смеси вышеперечисленных масел (в основном минеральных и синтетических).
Наиболее широкого применяются пластичные смазки на основе минерального масла и металлических мыл, металлических комплексных мыл, неорганических и органических загустителей. Они пригодны для работы при температуре до 150 ºС.
Синтетические смазки превосходят минеральные по ряду качеств, таких как неокисляемость, низко- и высокотемпературные характеристики, устойчивость по отношению к жидким и газообразным реагентам. Специальное синтетическое базовое масло и загуститель играют немаловажную роль в определении вышеуказанных свойств.
Сложноэфирное синтетическое масло – это сочетание кислоты, спирта и воды в качестве субпродукта. Сложные эфиры высоких спиртов с двухосновными жирными кислотами формируют сложноэфирные масла, используемые в качестве синтетических смазочных масел и базовых масел. Такие пластичные смазки обычно используются для низких температур и высоких скоростей.
Различные виды силиконового базового масла имеют в своем составе метил силикона, фенил метил силикона, хлорофенилметил силикона и т.д. В дополнение к обычным металлическим и комплексным мылам, синтетические органические загустители имеют важное значение для производства силиконовых смазок. Они позволяют полнее использовать хорошие высокотемпературные характеристики силиконовых масел. Силиконовые смазки также имеют очень хорошие низкотемпературные параметры. Недостатком является малая нагружаемость смазочной пленки силиконовой смазки. Они непригодны для трения скольжения металла по металлу, так как может появиться значительный износ или рифление.
В последнее время получили распространение пластичные смазки на основе перфторированного полиэфирного масла (PFPE), обладающего исключительной термической стабильностью и нетоксичностью, способностью работать в условиях глубокого вакуума и нейтральностью к широкому спектру химических веществ. Смазки с использованием PFPE разрабатываются специально для эксплуатации в условиях: высоких температур - до 300 ºС; глубокого вакуума - остаточное давление до 10-10 Па и менее; агрессивных сред; возможного контакта с пищевыми продуктами; контакта с различными полимерами.
На графике:
I - пластичные смазки на основе минерального масла; II - пластичные смазки с использованием масла на основе сложных эфиров; III - пластичные смазки на основе PFPE
Примечание:
* определено рабочим документом GFT worksheet 3; ** показатель L10 номинального срока службы смазочного материала – это время, за которое хотя бы 10% подшипников выдерживают необходимый срок службы
Рисунок 3.2 - Ожидаемый срок службы* пластичных смазок на основе PFPE и других масел (основано на типичных результатах L10* испытаний пластичных смазок производства Kluber Lubrication на машинах FAG FE 9 и SKF-ROF)
Растительные масла в качестве базовых масел пластичных смазок применяются крайне редко. В основном, когда требуются применение возобновляемых ресурсов и возможность биологического распада. Масло из семян рапса — очень экономически эффективное натуральное эфирное базовое масло. Узкий температурный диапазон ограничивает возможности использования. Подсолнечное масло имеет более широкий температурный диапазон. Однако более высокая цена ограничивает экономические возможности использования.
Для снижения себестоимости в ряде случаев смешиваются дешевые и дорогие виды или сорта базовых масел. Однако при этом эксплуатационные свойства пластичных смазок, основанные на смешенных маслах, могут ухудшиться.
Загустители делятся на мыльные и немыльные, и сами по себе придают смазке определенные свойства. Мыльные смазки могут быть разделены на простые и сложные (комплексные) мыльные смазки, каждая из которых определяется названием катиона, на котором основано мыло (т.е. литиевые, натриевые, кальциевые, бариевые или алюминиевые мыльные смазки).
Смазочные вещества, изготовленные из алюминиевых мыл и минеральных масел, характеризуются прозрачностью, хорошим сцеплением и хорошей устойчивостью к воде. Они были очень важны в 1940-х годах, но в настоящее время их место занято другими смазками, например литиевыми. Это связано с тем, что смазки с алюминиевым мылом более устойчивы к сдвигу, имеют относительно низкую точку каплепадения (около 110 0С), и они могут превращаться в гель. Максимальные температуры колеблются в пределах от 60 0С до 100 0С.
Рисунок 3.3 - Структура пластичной смазки на основе комплексного алюминиевого мыла и минерального базового масла
Смазочные материалы, производящиеся из комплексных алюминиевых мыл и минеральных или синтетических базовых масел (таблица 3.1), имеют высокую температурную стабильность, хорошую водостойкость; расчетные температуры находятся в пределах до 140 ºC, точка каплепадения в некоторых случаях может превышать 250 ºC.
Таблица 3.1 - Типичные характеристики пластичных смазок на основе комплексного алюминиевого мыла
Параметры | Базовое масло | Минеральное | Рабочая температура, ºC | -30...160 | Точка каплепадения, ºC | более 230 | Водостойкость | +++* | Защита от коррозии | +++ | Восприятие больших нагрузок | ++ | Применение с подшипниками качения | +++ | Применение | Высокие температуры |
Примечание: * +++ - отлично, ++ - хорошо, + - удовлетворительно, o - приемлемо, x - плохо.
Смазки, производимые из бариевого или комплексного бариевого мыл с минеральными или синтетическими базовыми маслами (таблица 3.2), имеют хорошую водостойкость, высокую нагружаемость и высокую устойчивость к сдвигам. Точка каплепадения для смазки на основе бариевого мыла составляет около 150 ºC, точка каплепадения для смазок на комплексного бариевого мыла может превышать 220 ºC в некоторых случая (в зависимости от их консистенции). За последние три десятилетия смазочные материалы на основе комплексного бариевого мыл хорошо зарекомендовали себя во всех областях промышленности. Промышленное производство смазок на основе комплексного бариевого мыла достаточно сложно.
Таблица 3.2 - Типичные характеристики пластичных смазок на основе комплексного бариевого мыла
Параметры | Базовое масло | Минеральное | PAO | Рабочая температура, ºC | -30...140 | -50...150 | Точка каплепадения, ºC | более 220 | более 220 | Водостойкость | +++ | +++ | Защита от коррозии | +++ | +++ | Восприятие больших нагрузок | +++ | +++ | Применение с подшипниками качения | +++ | +++ | Применение | Антизадирные смазки | Большие скорости вращения, пожизненная смазка |
Смазочные материалы основаны на минеральных или синтетических маслах со сгустителями в виде металлических мыл кальция (таблица 3.3), точка каплепадения смазки на основе кальциевого мыла составляет менее 130 ºC. Сегодня Са-12-гидроксистеарат используется почти для всех простых кальциевых смазок. Эти смазки разрушаются, если термически перегружены, т.к. вода в загустителе испаряется.
Таблица 3.3 - Типичные характеристики пластичных смазок на основе кальциевого мыла
Параметры | Базовое масло | Минеральное | Рабочая температура, ºC | -20...50 | Точка каплепадения, ºC | ≤100 | Водостойкость | +++ *** | Защита от коррозии | ++ | Восприятие больших нагрузок | ++ | Применение с подшипниками качения | o | Применение | Общее |
В применимых диапазонах температур приблизительно до 70 ºC, смазки на основе кальциевых мыл становятся водоотталкивающими и полностью водостойкими. Соответственно, концентрация загустителя остается высокой. Если происходит перегрев, то образуется большое количество золы. Смазки на основе кальциевого мыла имеют ограничения только при использовании для роликоподшипников, но эти смазки используются в качестве герметичной смазки для предотвращения попадания воды. Современные смазки на основе комплексного кальциевого безводного мыла (таблица 3.4) имеют диапазон температур, превышающий 120/130 ºC, а также точку каплепадения свыше 220 ºC. Они имеют хорошую водостойкость в указанном диапазоне температур.
Таблица 3.4 - Типичные характеристики пластичных смазок на основе комплексного кальциевого мыла
Параметры | Базовое масло | Минеральное | На основе сложных эфиров | Рабочая температура, ºC | -30...130 | -40...120 | Точка каплепадения, ºC | более 220 | более 220 | Водостойкость | ++ | ++ | Защита от коррозии | +++ | ++ | Восприятие больших нагрузок | ++ | ++ | Применение с подшипниками качения | +++ | ++ | Применение | Высокие температуры | Пожизненная смазка |
| 
| Рисунок 3.4 - Структура пластичной смазки на основе литиевого мыла и минерального базового масла | Рисунок 3.5 - Структура пластичной смазки на основе литиевого мыла и базового масла на основе сложных эфиров |
Смазки на основе минеральных или синтетических масел, загущенные литиевым мылом (рисунки 3.4 - 3.5), отвечают современным стандартам высокого качества, широкого применения и относятся к универсальным смазкам. Сегодня Li-12-гидростеарат используется практически во всех простых литиевых смазках. Они водонепроницаемы, имеют высокую точку каплепадения (около 180 ºC), и имеют хорошие и очень хорошие высокотемпературные характеристики, зависящие от базового масла и его вязкости. Смазки на основе комплексных литиевых мыл характеризуются высокой термической стойкостью с точкой каплепадения, превышающей 220 ºC, а также высокой стойкостью к окислению.
Таблица 3.5 - Типичные характеристики пластичных смазок на основе литиевого мыла
Параметры | Базовое масло | Минеральное | PAO | На основе сложных эфиров | Силиконовое | Рабочая температура, ºC | -35...130 | -50...150 | -65...150 | -60...170 | Точка каплепадения, ºC | менее 200 | менее 200 | менее 200 | менее 200 | Водостойкость | ++ | ++ | + | ++ | Защита от коррозии | ++ | ++ | + | o | Восприятие больших нагрузок | + | ++ | + | o | Применение с подшипниками качения | +++ | ++ | +++ | ++ | Применение | Общее | Низкие температуры | Низкие и высокие температуры, большие скорости вращения | Низкие и высокие температуры. |
Таблица 3.6 - Типичные характеристики пластичных смазок на основе комплексного литьевого мыла
Параметры | Базовое масло | Минеральное | PG | На основе сложных эфиров | Силиконовое | Рабочая температура, ºC | -30...140 | -30...150 | -40...180 | -40...180 | Точка каплепадения, ºC | более 230 | более 230 | более 230 | более 230 | Водостойкость | + | + | ++ | ++ | Защита от коррозии | ++ | ++ | ++ | ++ | Восприятие больших нагрузок | ++ | ++ | ++ | o | Применение с подшипниками качения | +++ | ++ | +++ | + | Применение | Общее | Совместимость с EPDM | Высокие температуры, требования к термостойкости | Высокие температуры |
Смазочные материалы, изготовленные с применением натриевых или комплексных натриевых мыл (таблицы 3.7 и 3.8) и минеральных масел, имеют хорошие адгезионные свойства. Вместе с водой они превращаются в эмульсию, и таким образом, совершенно теряют водостойкость. Малое количество воды поглощается без этого вредного воздействия, но если будет большее количество воды, то смазка превратиться в жидкость и у нее появиться способность к вытеканию. Натриевые смазки имеют относительно малые низкотемпературные характеристики, с диапазоном расчетных температур от –20 до 100 ºC. Смазки на основе комплексного натриевого мыла имеют лучшую стойкость к высоким температурам (до 160 ºC), и водостойкость в пределах до 50 ºC. Смазки на основе комплексных натриевых мыл, содержащие минеральные или синтетические масла, считаются хорошими смазками для высокотемпературных и длительных применений.
Таблица 3.7 - Типичные характеристики пластичных смазок на основе натриевого мыла
Параметры | Базовое масло | Минеральное | Рабочая температура, ºC | -20...100 | Точка каплепадения, ºC | менее 130 | Водостойкость | o | Защита от коррозии | +++ | Восприятие больших нагрузок | + | Применение с подшипниками качения | ++ | Применение | Общее |
Таблица 3.8 - Типичные характеристики пластичных смазок на основе комплексного натриевого мыла
Параметры | Базовое масло | Минеральное | Силиконовое | Рабочая температура, ºC | -30...160 | -50...200 | Точка каплепадения, ºC | более 220 | более 220 | Водостойкость | + | ++ | Защита от коррозии | +++ | + | Восприятие больших нагрузок | ++ | o | Применение с подшипниками качения | +++ | +++ | Применение | Антизадирные смазки, большие скорости вращения | Большие скорости вращения, низкая температуры |
Гелевая смазка содержит неорганический загуститель, т.е. бентонит или силикагель (таблица 3.9). Этот загуститель состоит из очень тонко распределенных твердых частиц. Пористая поверхность этих частиц имеет свойство поглощать масла. Гелевые смазки не имеют четко определенной точки каплепадения или точки плавления. Они применяются в широком диапазоне температур, водостойкие, но сопротивляемость коррозии часто относительно слабая, что подходит для использования при высоких скоростях и больших нагрузках.
Таблица 3.9 - Типичные характеристики пластичных смазок на основе бентонита
Параметры | Базовое масло | Минеральное | Рабочая температура, ºC | -20...160 | Точка каплепадения, ºC | - | Водостойкость | ++ | Защита от коррозии | o | Восприятие больших нагрузок | o | Применение с подшипниками качения | ++ | Применение | Высокие температуры |
Полимочевины – это синтетические органические загустители для смазочных материалов. Их точки каплепадения и точки плавления в зависимости от их консистенции превышают 220 0С. Они обладают превосходной водостойкостью и хорошей смазочной способностью для металлопластиковых пар трущихся деталей и для эластомеров в зависимости от типа базового масла и вязкости. Полиуретановые смазки (таблица 3.10) на основе отдельных видов минеральных или синтетических масел являются хорошими смазками, используемыми длительное время и при высоких температурах.
Таблица 3.10 - Типичные характеристики пластичных смазок на основе полимочевинного загустителя
Параметры | Базовое масло | Минеральное | PAO | На основе сложных эфиров | Рабочая температура, ºC | -20...160 | -40...160 | -40...180 | Точка каплепадения, ºC | более 250 | более 230 | более 230 | Водостойкость | +++ | +++ | +++ | Защита от коррозии | + | ++ | ++ | Восприятие больших нагрузок | o | + | + | Применение с подшипниками качения | ++ | ++ | +++ | Применение | Высокие температуры | Требования к термостойкости | Высокие температуры, пожизненная смазка |
Использование пластиков как синтетических органических загустителей привело к новым разработкам в области смазочных материалов (таблица 3.11). PTFE (тефлон) - один из самых термоустойчивых загустителей для высокотемпературных смазок и смазок длительного использования, базовыми маслами которых являются высококачественные масла, такие как перфторалкиловое сложноэфирное синтетическое масло. Смазки, загущенные PTFE, не имеют определенных точек каплепадения и точек плавления. Из-за своей сравнительно низкой точки плавления, PE (полиэтилен) достаточно редко используется в качестве загустителя.
Таблица 3.11 - Типичные характеристики пластичных смазок на основе синтетических загустителей (PE, PTFE)
Параметры | Базовое масло | Cиликоновое | Алкоксифтористое | Рабочая температура, ºC | -50...200 | -40...250 | Точка каплепадения, ºC | более 250 | не определяется | Водостойкость | +++ | +++ | Защита от коррозии | + | ++ | Восприятие больших нагрузок | o | + | Применение с подшипниками качения | ++ | +++ | Применение | Высокие температуры | Высокие температуры |
В таблице 3.12 показаны основные виды присадок к смазочным материалам.
Таблица 3.12 - Присадки для пластичных смазок
Присадки | Основные компоненты | Применение | Присадки для смазки с противозадирным свойствами | Органическая сера, фосфорные и азотные составляющие | Увеличивают нагружаемость при трибохимической реакции слоев и защищают против микросварки | Присадки для снижения износа | Органический фосфор, азотные и серные составляющие, цинкдиалкидтиофосфаты | Снижают износ в смешанном трении путем взаимодействия слоев | Модификаторы трения | Жирные масла, производные жирные кислоты, фосфорные составляющие, политетрафторэтилен | Снижают риск разрушения при трении, мешает скачкам и шумам, нейтрализует реагирующие вещества кислот | Замедлитель коррозии | Сульфонаты металлов, производные аминолы, угольные кислоты, цинкдиалкидтиофосфаты | Защищает от коррозии металлические материалы, даже в присутствии воды, путем поглощения полярных веществ на металлической поверхности | Антиоксиданты | Производные фенола, алкилированные ароматические амины, цинкдиалкидтиофосфаты | Замедление окисления, снижение количества слоев на поверхности и налипания грязи | Твердые вещества | Графит, MoS2, политетрафторэтилен, окиси, фосфаты, тальк | Улучшают нагружаемость, снижает трибокоррозию и скачкообразные движения | Вещества для повышения вязкости | Полиизобутилены, олефиновые полимеры, латекс | Улучшают сцепление поверхностей |
Присадки препятствуют износу и коррозии, обеспечивают дополнительный эффект снижения трения, улучшают сцепление смазки и предотвращают повреждения при пограничном и смешанном процессе трения. Таким образом, присадки улучшают качество, технические характеристики и, особенно, области применения смазки.
Однако использовать пластичные смазки с присадками надо осторожно, так как они в ряде случаев могут привести, к снижению срока службы подшипников. Подробнее об этом читайте во вставке “Антизадирные и антиизносные присадки. За и против”.
Антизадирные и антиизносные присадки. За и против |
Источник: SKF
Срок службы подшипника будет меньше, если толщина смазочной пленки недостаточна для обеспечения разделения контактирующих неровностей, имеющихся на металлических поверхностях контакта. Компенсировать этот дефицит можно, в частности, при помощи так называемых антизадирных (ЕР) добавок. Высокие температуры, возникающие в точках контакта неровностей, активируют эти добавки, в результате чего обеспечивается умеренный износ поверхности в точках контакта. Таким образом, ЕР добавки сглаживают поверхности, уменьшают напряжение в точках контакта и увеличивают срок службы подшипника. Многие современные добавки ЕР производятся на основе серы/фосфора. К сожалению, эти добавки могут оказывать отрицательное воздействие на контактную выносливость подшипника. Это объясняется тем, что химическое воздействие таких добавок невозможно ограничить только зонами контакта неровностей. Если рабочая температура и напряжение контакта слишком высоки, то химическая активность этих добавок может проявляться даже при отсутствии контакта неровностей. Это может активизировать механизмы коррозии/диффузии в зонах контакта и привести к ускоренному разрушению подшипника в результате образования микрораковин. Поэтому SKF рекомендует ограничить использование добавок ЕР в тех случаях, когда рабочие температуры превышают 80 °С. Смазочные материалы, содержащие добавки ЕР, не следует использовать для смазывания подшипников, работающих при температурах свыше 100 °С. Для усиления антизадирного эффекта на очень малых скоростях в состав смазок иногда включают твердые смазочные добавки, как, например, графит и дисульфид молибдена* (MoS2). Такие добавки должны иметь высокую химическую чистоту и очень мелкие частицы, в противном случае углубления, образуемые в результате прокатки частиц, могут сократить срок службы подшипника. Поскольку противоизносные добавки (AW) предназначены для той же цели, что и добавки ЕР, т.е. для предотвращения контакта «металл по металлу», между ними зачастую не проводят никаких различие. Между тем, механизмы их работы разные. Главное отличие состоит в том, что добавка AW создает прилипающий к поверхности защитный слой. При этом выступы шероховатости поверхности скользят без металлического контакта. Таким образом, они не подвергаются умеренному износу, как в случае с добавками ЕР. Здесь также необходимо проявлять особую осторожность, поскольку добавки AW могут содержать частицы, которые, также как и частицы добавок ЕР, могут проникать в подшипниковую сталь и ослаблять ее структуру. Некоторые загустители (например, комплекс сульфоната кальция) также обладают антизадирным/противоизносным эффектом, не оказывая при этом химического воздействия, которое, в конце концов, приводит к усталостному разрушению подшипника. Поэтому ограничения рабочей температуры, действующие в отношении добавок ЕР, в отношении пластичных смазок на основе таких загустителей не применяются. В целом, если смазочная пленка имеет достаточную толщину, компания SKF не рекомендует пользоваться добавками ЕР и AW. Однако в некоторых случаях применение добавок ЕР/AW может оказаться полезным. Так, их применение желательно при чрезмерном скольжении между роликами и дорожками качения.
Примечание автора:
* При повышенных температурах, контактируя с кислородом воздуха, дисульфид молибдена может окисляться, при этом образуя продукты окисления, состоящие из окиси молибдена (MoO3), обладающей высокой абразивностью, и серы - коррозионно-опасного агента. А в присутствии воды из дисульфида молибдена может получиться серная кислота (H2SO4). Поэтому применять пластичные смазки с дисульфидом молибдена нужно крайне осторожно, особенно при
рабочей температуре свыше 200
°С. В современном машиностроении такие смазки
пытаются заменить на смазочные материалы, которые не содержат этот компонент,
однако обладающие аналогичным антизадирным эффектом.
Но из-за сложного химического состава и повышенной стоимости
их широкое применение пока сдерживается.
|
Основные характеристики, влияющие на выбор пластичной смазки, приведены в таблице 3.13.
Таблица 3.13 - Основные характеристики пластичных смазок
Характеристики | Испытания | Пояснение | Базовое масло/загуститель | - | По этим двум компонентам можно определить возможные характеристики смазки. Фактически же свойства смазки определяются ее химико-физическими и/или механико-динамическими свойствами на практике | Плотность | DIN 51 757, ГОСТ 1289 | Требуемое количество смазочного материала для узлов трения обычно выражается в единице объема. Произведение необходимого объема в кубических миллиметрах на плотность дает массу смазочного материала в граммах, требуемую для узлов трения | Вязкость базового масла | ASTM D445, DIN 51 561, ГОСТ 1988 | Жидкие базовые масла с вязкостью менее 46 сСт применяются исключительно при высоких скоростях, низких нагрузках и небольшой шероховатости поверхности. Густые базовые масла с вязкостью более 220 сСт применяются преимущественно при низких скоростях, высоких нагрузках и/или средней шероховатости | Цвет | DIN 10964 | Цвет не является важной характеристикой. Как правильно, он зависит от сырьевого материала и присадок. Графитовые и молибдендисульфидные смазки имеют черный цвет | Точка каплепадения | ГОСТ 6793, ASTM D 2265, ISO 6299 | Температура каплепадения - температура падения первой капли смазки, нагреваемой в специальном измерительном приборе. Практически характеризует температуру плавления загустителя, разрушения структуры смазки и ее вытекания из смазываемых узлов (определяет верхний температурный предел работоспособности не для всех смазок). Обычно максимальная допустимая температура использования смазки ниже точки каплепадения приблизительно на 50ºС | Эксплуатационный диапазон температур | - | В границах указанного диапазона смазка в установленный срок сохраняет свои свойства. Диапазон определяется по результатам испытаний, измерения и на основе опыта | Крутящий момент при пониженной температуре | IP 186/85, ASTM D 1478-80 | Определяется пригодность смазки для работы в условиях низких температур | Фактор скорости (n *dm) | - | Фактор скорости показывает разрешенный диапазон скорости для смазки в подшипниках качения (n × dm = скорость, умноженная на среднее значение диаметра подшипника). Это важный параметр, относящийся к выбору смазки для использования в подшипниках. Фактор скорости для смазки принимает во внимание разницу в трении внутри смазки. Реальная вязкость показывает внутреннее трение смазки, которое, в свою очередь, определяется как базовое масло + сочетание загустителей. Таким образом, фактор скорости смазки не является однородным фактором. Для смазок на основе обычного минерального масла, фактор скорости составляет около 0,5 х 106 мм/мин; для высокоскоростных смазок на основе синтетического масла в обычном состоянии составляет 1,3 х 106 мм/мин. Если для смазки не указан фактор скорости, то ориентировочно его можно определить согласно таблице 3.14 | Рабочая пенетрация | ASTM D217, DIN ISO 2137, ГОСТ 1440 | При измерении пенетрации определяется консистенция и состояние смазки | Консистенция | DIN 51 518 | Распределение пластичной смазок по классам консистенции NLGI является упрощенной характеристикой рабочей пенетрации. Классификация пластичных смазок NLGI по консистенции приведена в таблице 3.15. | Износ на 4-шариковой машине трения | ГОСТ 9490-75, ASTM D 2266, DIN 51 350 | Измеряется диаметр пятна износа. Чем меньше он, тем лучше противоизносные свойства смазки | Нагрузка сваривания на 4-шариковой машине | ГОСТ 9490-75, ASTM D 2596, DIN 51 350 | Определяется предельная нагрузка, которую может выдержать смазка. Чем больше это значение, тем лучше | Выдерживаемая нагрузка на машине Тимкена | ASTM D 2509, DIN 51 434 | Показатель устойчивости смазочного вещества к давлению. Это максимальная нагрузка при которой еще не происходит разрыва смазочной пленки, и, таким образом, не происходит сваривания испытываемых образцов (выражается в ньютонах [Н]) | Водостойкость | DIN 51 807 Pt 1 и Pt 2 | Поведение при контакте с водой | Защита от коррозии | DIN 51 802, DIN 51 811, ASTM D 4048, ASTM D 6138, ISO 11007, ГОСТ 9.080, | Антикоррозионные свойства металла | Испаряемость | ASTM D 972, D 2595, ГОСТ 9566 | Оценивается количество масла, испарившегося из смазки за определенный промежуток времени, при ее нагреве до максимальной температуры применения | Номинальный срок службы | FAG FE 9, SKF-ROF | Основные показатели для срока службы смазки и интервал между добавлениями смазки. Например, показатель L50 номинального срока службы смазочного материала – это время, за которое хотя бы 50% подшипников выдерживают необходимый срок службы | Совместимость с эластомерами и пластиками | - | Эластомеры и пластики служат в качестве конструкционных материалов частей подшипникового узла: уплотнения, элементы подшипников и т.д. При контакте со смазками пластики не должны терять ломкость, эластомеры не должны набухать и «усыхать». Информация, содержащаяся в технической документации к смазочному материалу, может служить лишь для приблизительной ориентировки; в каждом конкретном случае необходимо проведение тестов. В таблицах 3.16 - 3.19 показана совместимость некоторые смазок и базовых масел с рядом полимеров | Совместимость с пищевыми продуктами | - | При работе в пищевом оборудовании пластичные смазки не должны вызывать токсическое загрязнение при возможном контакте с пищевыми продуктами. Наиболее распространенным в мире является исследование и сертификация смазочных материалов по критериям USDA (Министерством сельского хозяйства США), основанным на документе 21 CFR 178.3570 от FDA (Управление по лекарственным средствам и пищевым продуктам США). Требования USDA/FDA легли в основу государственных стандартов в ряде стран мира. В таблицах 3.20 - 3.22 показаны соответствие компонентов пластичной смазки требованиям USDA/FDA. Со списком сертифицированных смазок можно ознакомиться по интернет-адресу:
http://www.nsf.org/usda/psnclistings.asp | Применение в автомобильных узлах | - | Категории NLGI по применению пластичных смазок в автомобильных узлах (см. таблица 3.23) позволяет относительно просто определить назначение той или иной смазки, что становится особенно важным, если трудно найти рекомендованный автопроизводителем смазочный материал. Для обозначения категорий смазок, NLGI использует знак – символ NLGI, который присваивается лишь смазкам наивысшей категории: GC, LB и GC-LB. Смазки других категорий этим знаком не обозначаются, только на этикетке или в описании обычно указываются символы категории NLGI GA, NLGI GB, NLGI LA. В Европе американская система обозначения автомобильных смазок, основанная на назначении, используется редко, а аналогичной европейской системы нет. С перечнем продукции сертифицированной по категориям NLGI можно ознакомиться по адресу:
http://www.nlgi.org/product_certification/certified_products.php |
Таблица 3.14 - Влияние вязкости базового масла и состава пластичной смазки на фактор скорости
Состав смазки | Вязкость базового масла при 40ºС, сСт | Фактор скорости, n · dm* | Минеральное масло, литиевый загуститель, MoS2 | 1 000 ... 1 500 | 50 000 | Минеральное масло, комплексный литиевый загуститель | 400 ... 500 | 200 000 | Минеральное масло, комплексный литиевый загуститель | 150 ... 200 | 400 000 | Масла на основе сложных эфиров, полимочевина | 70 ... 100 | 700 000 | Масла на основе сложных эфиров, комплексный литиевый загуститель | 15 ... 30 | 1 600 000 | Масла на основе сложных эфиров, полимочевина | 15 ... 30 | 2 000 000 |
Примечание: * n · dm - фактор скорости, где n - скорость вращения подшипника, об/мин; dm - средний диаметр подшипника равный среднеарифметическому значению между наружным и внутренним диаметрами подшипника.
Таблица 3.15 - Классификация пластичных смазок NLGI по консистенции
Класс по NLGI | Диапазон пенетрации, мм/10 | Визуальная оценка консистенции | Применение для смазывания подшипников
качения | 000 | 444 ... 475 | Очень мягкая, аналогичная очень вязкому маслу | В центральных
системах смазки | 00 | 400 ... 430 | Очень мягкая, аналогичная очень вязкому маслу | В центральных
системах смазки | 0 | 355 ... 385 | Мягкая | В центральных
системах смазки | 1 | 310 ... 340 | Мягкая | В центральных
системах смазки, при низких температурах | 2 | 265 ... 295 | Вазелинообразная | Общего применения, подшипники закрытого типа | 3 | 220 ... 250 | Почти твердая | Общего применения, подшипники закрытого типа, высокие температуры | 4 | 175 ... 205 | Твердая | Высокие температуры, смазка уплотнений |
Таблица 3.16 - Влияние базовых масел на эластомеры
Термопласты | Минераль-ное масло | Синтетичес-кое углево-дородное масло | Масло на основе сложных эфиров | PG | Силиконовое масло | PFPE(1) | Полифинил-эфирное масло | NBR(2) | +(3) | +(4) | o | o | + | + | + | HNBR/NEM | + | + | o | o | + | + | + | FPM/FKM | + | + | + | + | + | + | + | EPDM | - | - | - | + | + | + | - | ACM | + | + | o | o | + | + | + | AU | + | o | o | o | + | + | o | |
| |
| |
|
| |
|
Примечание: 1) Перфторполиэфирное масло; 2) Расшифровку аббревиатур см. таблицу 7.3 (глава "7.Справочные материалы"); 3) + - стойкий, ++ - частично стойкий, +++ - нестойкий; 4) в большинстве случаев наблюдается усадка.
Таблица 3.17 - Влияние базовых масел на термопласты
Эластомеры | Минераль-ное масло | Синтетичес-кое углеводо-родное масло | Масло на основе сложных эфиров | PG | Силиконо-вое масло | PFPE | Полифинил-эфирное масло | POM(1) | +(2) | + | + | + | o | + | + | PA | + | + | + | + | + | + | + | PE | o | o | o | + | + | + | o | PC | +(3) | +(4) | - | - | + | + | - | ABS | +(3) | +(4) | - | o | + | + | - | PTFE | + | + | + | + | + | + | o |
Примечание: 1) Расшифровку аббревиатур см. таблицу 7.2 (глава "7.Справочные материалы"); 2) + - стойкий, ++ - частично стойкий, +++ - нестойкий; 3) c "белым" маслом; 4) без присадок.
Таблица 3.18 - Влияние специальных смазочных веществ на термопласты
Термопласт | Группы специальных смазочных веществ | Аббревиатура | Полное название | А* | В | С | ABS | Акрил-бутадиен-стирен | x** | x | ++ | PA | Полиамид | ++ | ++ | ++ | PC | Поликарбонат | x | x | + | PELD | Полиэтилен низкого давления | o | o | ++ | PEHD | Полиэтилен высокого давления | ++ | ++ | ++ | POM | Полиокиметилен (полиацеталь, полиформальдегид) | + | + | + | PP | Полипропилен |
|
| ++ | PPO | Оксид полифенилина | x | x | ++ | PVC | Поливинилхлорид | x | x | ++ | PTFE | Политетрафторэтилен | ++ | ++ | ++ |
Примечание:
* А - специальные смазки на основе эфирных масел c загустителями: В - специальные смазки на основе эфирных масел с литиевым мылом; С - смазки на основе полиальфаолефинов с щелочноземельными комплексными мылами и загустители с другими металлическими мылами. |
* ++ - стойкий, + - по большей части стойкий, o - частично стойкий, x - нестойкий
|
Таблица 3.19 - Влияние специальных смазочных веществ на эластомеры
Эластомер | Группы специальных смазочных веществ | Аббревиатура | Полное название | А* | В | С | ACM | Акрилатный каучук | o или х** | o или х | ++ | AU | Полиэстер-уретан-каучук | + | + | ++ | СR | Хлорбутадиеновый каучук | х | х | + | CSM | Хлорсульфонил - полиэтиленовый каучук | х | х | ++ | EPDM | Этилен-пропилен-диен-модифицированный каучук | x | x | x | FKM | Фторэластомер | ++ | ++ | ++ | IIR | Бутил-каучук | x | x | x | NBR | Акрилонитрил-бутадиен-каучук | ++ (до +70 ºС) | ++ (до +70 ºС) | ++ | NR | Натуральный каучук | x | x | x | SBR | Стирол-бутадиен каучук | x | x | x |
Примечание:
* А - специальные смазки на основе эфирных масел c загустителями: В - специальные смазки на основе эфирных масел с литиевым мылом; С - смазки на основе полиальфаолефинов с щелочноземельными комплексными мылами и загустители с другими металлическими мылами. |
* ++ - стойкий, + - по большей части стойкий, o - частично стойкий, x - нестойкий
|
Таблица 3.20 - Соответствие требованиям FDA/USDA базовых масел
Базовое масло | Соответствие требованиям USDA | USDA H2* | FDA/USDA - H1 | Минеральное | да | нет | "Белое" масло | да | да | PAO (полиальфаолефиновое) | да | да | на основе сложных эфиров | да | да (специальный сорт) | Силиконовое | да | да (специальный сорт) | FPE (фторполиэфирное) | да | нет | PAG (полиалкиленгликолевое) | да | да (специальный сорт) |
Примечание: * USDA - H1 - смазки могут использовать во всех узлах трения, где возможен случайный технически неизбежный контакт с пищевым продуктом; USDA - H2 - смазки пригодны для общего применения в пищевом оборудовании, где возможность непосредственного контакта с пищевыми продуктами исключена.
Таблица 3.21 - Соответствие требованиям FDA/USDA загустителей
Загуститель | Соответствие требованиям USDA | USDA H2* | FDA/USDA - H1 | Литиевые составы | да | нет | Алюминиевый комплексный | да | да | Бентонит | да | да (специальный сорт) | Натриевые составы | да | нет | Полимочевина | да | да (специальный сорт) | Бариевые составы | да | нет | Кальциевые составы | да | нет |
Таблица 3.22 - Соответствие требованиям FDA/USDA присадок
Присадки | Соответствие требованиям USDA | USDA H2* | FDA/USDA - H1 | Содержащие хлор составы | да | нет | Серные составы | да | да | Содержащие свинец составы | нет | нет | Молибден | да | нет | Содержащие сурьму составы | нет | нет | Содержащие кадмий составы | нет | нет | Графит | да | нет | Содержащие никель составы | нет | нет | Отдушка | нет | нет |
Таблица 3.23 - Категории NLGI по применению пластичных смазок в автомобильных узлах
Категория по NLGI | Применение пластичных смазок | NLGI LA | Используются для смазывания элементов ходовой части и шарнирных соединений легковых автомобилей и других транспортных средств с легким режимом работы.
Смазки должны удовлетворительно смазывать элементы ходовой части и шарнирные соединения при частой замене смазки (в легковых автомобилях через каждые 3200 км или чаще). Смазки должны быть стойкими к окислению и изменению консистенции, а также охранять шарниры и другие элементы ходовой части от коррозии и износа в условиях малой нагрузки. Обычно рекомендуются смазки консистенции NLGI 2, но также могут быть использованы смазки и других классов NLGI. | NLGI LB | Используются для смазывания элементов ходовой части и шарнирных соединений легковых автомобилей, грузовиков и других транспортных средств, работающих в условиях, как легкого, так и тяжелого режима. Тяжелым называется такой режим, когда большой интервал замены смазки, большие нагрузки, вибрации, воздействие воды или других загрязнений. Это смазки высшего качества для ходовой части.
Смазки должны удовлетворительно смазывать элементы ходовой части и шарнирные соединения при температуре минус 40...120 ºС при продленном интервале замены смазки (в легковых автомобилях более 3200 км). Смазки должны быть стойкими к окислению и изменению консистенции, а также охранять элементы ходовой части и шарниры от коррозии и износа, даже под воздействием грязи и больших нагрузок. Обычно рекомендуются смазки консистенции NLGI 2, но также могут быть использованы смазки и других классов NLGI. | NLGI GA | Используются для смазывания подшипников колес легковых автомобилей, грузовиков и других транспортных средств, работающих как в легком режиме при частой замене смазки в обычных условиях эксплуатации.
Смазки должны удовлетворительно смазывать подшипники при ограниченной температуре минус 20 ... 70 ºС. Дополнительных требований нет. | NLGI GB | Используются для смазывания подшипников колес легковых автомобилей, грузовиков и других транспортных средств, работающих как в легком, так и в умеренном режиме. Умеренный режим – это обычные условия эксплуатации, которые бывают у большинства машин.
Смазки должны удовлетворительно смазывать в широком интервале температур минус 40...120 ºC и даже до 160 ºC. Смазки должны быть стойкими к окислению, испарению, изменению консистенции, хорошо защищать подшипники от коррозии и износа. Обычно рекомендуются смазки консистенции NLGI 2, но также могут быть использованы и смазки других классов NLGI: NLGI 1 и NLGI 3. | NLGI GC | Используются для смазывания подшипников колес легковых автомобилей, грузовиков и других транспортных средств, работающих как в легком, так и в тяжелом режиме. Тяжелый режим встречается в машинах, подшипники которых нагреваются до высокой температуры. Это транспортные средства с дисковыми тормозами, которые работают в «стоп—старт» режиме (автобусы, такси, городские полицейские автомобили и т.д.) или в режиме тяжелого торможения (буксировка, тяжелая езда в горах и т.д.). В настоящее время это смазки высшего качества для подшипников колес.
Требования к качеству. Смазки должны удовлетворительно смазывать в широком интервале температур минус 40 ... 160 ºС и даже до 200 ºС. Смазки должны быть стойкими к окислению, испарению, изменению консистенции, хорошо защищать подшипники от коррозии и износа. Обычно рекомендуются смазки консистенции NLGI 2, но также могут быть использованы и смазки NLGI 1 и NLGI 3. |
На выбор пластичной смазки также влияет действующая на подшипник нагрузка. Зная соотношения С/P (где C – каталожная динамическая нагрузка подшипника в Н, P – расчетная эквивалентная нагрузка в Н, действующая на подшипник) можно более оптимально подобрать пластичную смазку (таблица 3.24).
Таблица 3.24 - Влияние соотношения С/P на выбор пластичной смазки
| C/P | Нагрузка | Выбор смазки | менее 30 | очень легкая | Максимально допускаемая нагрузка для силиконовых смазок | 20 ... 30 | легкая | Пластичная смазка с малой вязкостью | 8 ... 20 | средняя | Пластичная смазка с противоизносными присадками | 4 ... 8 | большая | Пластичная смазка с противоизносными и антизадирными присадками. Срок службы смазки и подшипника уменьшается | менее 4 | крайне большая | Пластичная смазка с противоизносными, антизадирными присадками и твердыми смазочным веществом. Срок службы смазки и подшипника уменьшается |
В ряде случаев возникает необходимость смешивать разные пластичные смазки (например, во время ремонтных работ, когда приходится смазывать узлы новой смазкой, а старую по тем или иным причинам не удается полностью удалить). Этого следует избегать, так как из-за разного химического состава возможно развитие нежелательных химических реакций, приводящие к ухудшению эксплуатационных свойств смазки. Только в крайнем случае допускается смешивание. Совместимость базовых масел смазки играет значительную роль для смешиваемости их загустителей. Если две различные смазки смешиваемы, то замена смазки происходит по мере интенсивного досмазывания. В таблицах 3.25 и 3.26 показана приблизительная смешиваемость смазочных материалов относительно базовых масел и загустителей.
Таблица 3.25 - Смешиваемость пластичных смазок относительно некоторых базовых масел
Базовое масло | A* | B | C | D | E | F | G | H | A | +** | + | + | x | x | x | o | + | B | + | + | + | x | x | x | x | + | C | + | + | + | + | x | x | + | + | D | x | x | + | + | x | x | x | x | E | x | x | x | x | + | x | o | x | F | x | x | x | x | x | + | x | x | G | o | x | + | x | o | x | + | + | H | + | + | + | x | x | x | + | + |
Примечание: * А - минеральное масло, B - синтетическое углеводородное, C - на основе сложного эфира, D - полигликолевое масло, E - силиконовое масло (метил), F - перфторполимерное алифатическое эфирное масло, | G - силиконовое масло (фенил), H - полифенилэфирное масло;
** + - смешивающиеся, o - условно смешивающиеся, x - несмешивающиеся. |
Таблица 3.26 - Смешиваемость пластичных смазок относительно некоторых загустителей
Загустители | I* | J | K | L | M | N | P | I | o** | + | + | x | x | + | x | J | + | o | x | + | x | x | x | K | + | x | o | + | o | + | x | L | x | + | + | o | + | + | + | M | x | x | o | + | o | + | + | N | + | x | + | + | + | o | x | O | x | x | x | + | + | x | o |
Примечание: * I - полимочевина, J - бентонит, K - комплексный натриевый, L - комплексный бариевый, M - комплексный алюминиевый, N - натриевое мыло, | P - литиевое мыло;
** + - смешивающиеся, o - условно смешивающиеся, x - несмешивающиеся. |
Различают смазывание с постоянной смазкой на весь срок службы подшипника и с периодическим добавлением и сменой смазки.
В первом случае срок использования смазки равен или больше срока службы подшипников или цикла ремонта машин со смонтированными в них подшипниками. К этому виду смазывания относятся закрытые подшипники, заполненные пластичной смазкой (рисунок 3.6).
Рисунок 3.6 - Закрытые подшипники, заполненные пластичной смазкой (красным показана пластичная смазка)
В качестве стандартных смазочных материалов для закрытых подшипников используются пластичные смазки на основе литиевого загустителя и минерального масла с консистенцией NLGI 2 или 3, обеспечивающие работу в диапазоне температур -20 ... 100 ºС. В случае эксплуатации в особых условиях применяются специализированные пластичные смазки. Ниже приведены характеристики и основное назначение пластичных смазок применяемых в некоторых видах подшипников российского производства и ряда зарубежных производителей.
Таблица 3.27 - Некоторые пластичные смазки, применяемые в закрытых подшипниках российского производства
Марка смазки | Индекс смазки* | Рабочая температура, ºС | ЦИАТИМ-201 | C | - 60...+ 90 | ЦИАТИМ-221 | C2 | - 60...+ 150 | ЛЗ-31 | C9 | - 40...+ 130 | ЛИТОЛ-24 | C17 | - 40...+ 120 | СВЭМ | C22 | - 50...+ 120 | ШРУС-4 | C23 | - 40...+ 120 | СЭДА | C24 | - 60...+ 100 | ЛДС-3 | C26 | - 50...+ 100 | РОБОТЕМП | C29 | - 50...+ 150 | ЮНОЛА | C30 | - 50...+ 160 | BEACON-325 | L06 | - 60...+ 120 | CHEVRON SRI GREASE NLGI2 | L19 | - 30...+ 176 | BERUTOX FE 18 EP | L20 | - 30...+ 180 | AEROSHELL 22 | L24 | - 60...+ 204 | ASONIC GHY72 | W18 | - 60...+ 180 | SHELL ALVANIA RL2 | W24 | - 30...+ 130 | SHELL RETINAX EPX2 | W41 | - 20...+ 110 | SHELL ALBIDA EVC 2 | W46 | - 60...+ 150 |
Примечание: * индекс смазки - условное обозначение смазки в общем обозначении подшипника, например 76-180605АК2УС9, где С9 – смазка ЛЗ-31.
Таблица 3.28 - Пластичные смазки, применяемые в радиальных шариковых подшипниках производства SKF
Условное обозначение | Состав | Рабочая температура, ºC | Применение | LHT23 | Литиевый загуститель, эфирное масло | -50 ... 140 | Для широкого диапазона температур и малошумного вращения | LT10 | Литиевый загуститель, диэфирное масло | -50 ... 90 | Высокие скорости вращения и низкие температуры | MT47 | Литиевый загуститель, минеральное масло | -30 ... 110 | Общего применения | MT33 | Литиевый загуститель, минеральное масло | -30 ... 120 | Общего применения | GJN | Полимочевина, минеральное масло | -30 ... 150 | Высокие температуры (подшипники с наружным диаметром менее 62 мм) | GXN | Полимочевина, минеральное масло | -40 ... 150 | Высокие температуры | GWB | Полимочевина, эфирное масло | -40 ... 160 | Для широкого диапазона температур | LT20 | Литиевый загуститель, диэфирное масло | -55 ... 110 | Низкие температуры |
Таблица 3.29 - Пластичные смазки, применяемые в радиальных шариковых подшипниках производства NTN
Условное обозначение | Марка смазки | Состав | Рабочая температура, ºC | Применение | 2A | Alvania Grease 2 | Литиевый загуститель, минеральное масло | -25 ... 120 | Общего применения | 5S | Aeroshell Grease 7 | Микрогель, диэфировое масло | -73 ... 149 | Cогласно MIL-G23827 | 1K | Multitemp PS №2 | Литиевый загуститель, диэфировое масло | -55 ... 130 | Низкие температуры, малое трения | 5K | Multitemp SRL | Литиевый загуститель, масло на основе сложных эфиров | -40 ... 150 | Высокие температуры | 6K | Isoflex Super LDS 18 | Литиевый загуститель, диэфировое масло | -60 ... 130 | Низкие температуры, малое трение | L412 | U-4 | Полимочевина, смесь синтетического углеводородного масла и масла на основе сложных эфиров | -40 ... 180 | Высокие температуры |
Таблица 3.30 - Пластичные смазки, применяемые в ступичных подшипниках типа HUB производства NSK
Марка | Производитель | Состав | Загуститель | Базовое масло | RareMax AF-1 | Kyodo Yushi Co., Ltd | Полимочевина | Минеральное масло | 6459 Grease N | Showa Shell Sekiyu, K.K. | Полимочевина | Минеральное масло | Pyronoc Universal N-6C | Nisseki Mitsubishi Oil Corp. | Полимочевина | Минеральное масло | HB-1 | Kyodo Yushi Co., Ltd | Полимочевина | Минеральное масло | Ronex MP | Exxon/Mobil | Литиевое мыло | Минеральное масло |
Таблица 3.31 - Пластичные смазки, применяемые в ступичных подшипниках типа HUB производства NTN
Марка | Pyronoc Universal N-6C | RareMax 9B367 | Производитель | Nisseki Mitsubishi Oil Corp | Kyodo Yushi Co., Ltd | Загуститель | Полимочевина | Полимочевина | Базовое масло | Минеральное масло | Минеральное масло | Рабочая температура, ºC | -30 ... 150 | -30 ... 150 | Цвет | Кремовый | Желтый | Применение | Пассажирский автотранспорт | Пассажирский и грузовой автотранспорт | Примечание | Снижает уровень фреттинг-коррозии и предотвращает ржавление | Снижает уровень фреттинг-коррозии, долгий срок службы при высоких температурах |
Довольно часто стоит выбор между подшипниками от нескольких поставщиков, при этом возникает необходимость полного соответствия техническим требованиям не только по основным параметрам (габариты, скорость вращения, рабочие температуры), но и по свойствам заложенной смазки, в особенности, когда применяются специальные пластичные смазки. Для помощи в этом приведена таблица 6.4 “Взаимозаменяемость подшипников зарубежного производства по заложенной пластичной смазке” (см. главу “6. Справочные материалы”).
Приближенно срок службы смазки в закрытом шариковом подшипнике можно определить по диаграмме "Cрок службы пластичной смазки в закрытом подшипнике в зависимости от температуры Т" на рисунке 3.7. Для более точного определения срока службы смазки необходимо запросить информацию у поставщика подшипников.
| На диаграмме:
n - рабочая скорость вращения подшипника;
N - предельная скорость вращения подшипника;
пластичная смазка общего назначения - основана на минеральном масле и литиевом загустителе, с рекомендуемой рабочей температурой -10 ... 110 ºС;
пластичная смазка для широкого диапазона температур - основана на синтетическом масле, с рекомендуемой рабочей температурой -40 ... 130 ºС
|
Примечание: если рабочая температура T < 70ºC, то принять T = 70ºC; если n/N < 0.25, то принять n/N = 0.25
Рисунок 3.7 - Cрок службы пластичной смазки в закрытом шариковом подшипнике в зависимости от рабочей температуры Т Если закрытый подшипник работает в тяжелых условиях (высокие температуры, вода, пыль), то целесообразно применять не только специализированные пластичные смазки, но и усиленные конструкции встроенных уплотнений, в противном случае в результате смешивания с посторонними веществами срок службы стандартных пластичных смазок резко падает (таблица 3.32).
Таблица 3.32 - Срок службы пластичной смазки общего назначения в стандартном радиальном шариковом подшипнике закрытого типа в зависимости от рабочих условий
Фактор скорости, n · dm | Условия | Рабочая температура, °C | Ориентировочный срок службы | до 40 000 | Обычные | -10 ... 80 | 6 - 12 месяцев | 40 000 ... 70 000 | Обычные | - 10 .... 80 | 3 - 6 месяцев | до 70 000 | Обычные | 80 .... 100 | 1 месяц* | до 70 000 | Пыль | - 10 .... 100 | 1 неделя - 1 месяц** | до 70 000 | Вода | - 10 .... 100 | 1 день - 1 неделя** |
Примечание: * при длительной работе подшипника рекомендуется использовать специализированные пластичные смазки; ** для увеличения срока службы требуются усиленные уплотнения.
Хранить предварительно смазанные закрытые подшипники из-за процессов разложения пластичной смазки желательно 1 год с момента производства. В ряде случаев срок хранения указывается производителем особо.
Для нормальной работы подшипников достаточно небольшого количества смазочного материала. Переполнение подшипникового узла смазкой приводит не только к большим механическим потерям, но и к ухудшению ее свойств из-за повышенной температуры и непрерывного перемешивания всей массы смазок - последняя размягчается и может вытекать из подшипникового узла. Правильное количество смазки для подшипников качения зависит от конфигурации подшипника, скорости, дополнительной направляющей поверхности и уплотнений. Общих правил использования не существует из-за разницы направляющей поверхности подшипников качения и конфигурации.
Для ориентировочного расчета требуемого количества пластичной смазки можно воспользоваться формулой: G = 0.005 D·B, где G – количество смазки, г; D — наружный диаметр подшипника, мм; В — ширина подшипника, мм. Свободный объем подшипников открытого типа в зависимости от размеров подшипника и скорости вращения должен заполняться либо полностью (при факторе скорости n·dm < 200 000), либо частично. По диаграмме на рисунке 3.8 можно определить приблизительно объем смазки, который должен заполнить подшипник для нормальной работы. Свободный объем подшипника определяется по формуле:
V св ≈ π/4 · B · (D² – d²) · 10-9 – G/7800
где Vcв - свободный объем подшипника, м³; d - внутренний диаметр подшипника, мм; D - внешний диаметр подшипника, мм; B - ширина подшипника, мм; G - масса подшипника, кг.
Рисунок 3.8 - Зависимость количества закладываемой смазки от фактора скорости
Внутренняя полость подшипникового узла должна быть такой по объему, чтобы она могла вместить весь выброшенный из подшипника смазочный материал. Приближенно свободный объем внутренних полостей подшипникового узла должен составлять 30% свободного объема шарикового и около 20% роликового подшипника.
Если срок службы пластичной смазки меньше предполагаемого срока службы подшипника, то необходимо повторное смазывание. Повторное смазывание должно всегда выполняться до того, как пластичная смазка придет в полную негодность.
Познакомимся с одним из вариантов расчета интервала смазывания. Данный вариант предложен компанией SNR Roulements.
Интервал смазывания для подшипников определяется по формуле:
Fc = Fb · Te · Ta · Tt,
где Fc - интервал смазывания для подшипников, ч; Fb - базовый интервал смазывания, ч; Te - поправочный коэффициент, зависящий от условий окружающей среды; Ta - поправочный коэффициент, зависящий от условий эксплуатации; Tt - поправочный коэффициент, зависящий от рабочей температуры.
Базовый интервал смазывания Fb представляет собой расчетную величину при использовании пластичных смазок на основе литиевого мыла и минерального масла, зависит от типа подшипника и отношения рабочей скорости вращения подшипника к предельной скорости вращения. Значение Fb можно определить по диаграмме "Определение базового интервала смазывания" на рисунке 3.9. Значения поправочных коэффициентов приведены в таблицах 3.33 и 3.34.
На диаграмме:
I - шариковые подшипники, II - цилиндрические роликовые подшипники, III - конические роликовые подшипники, IV - сферические роликовые подшипники
Рисунок 3.9 - Определение базового интервала смазывания
Таблица 3.33 - Значения поправочных коэффициентов Te и Ta
Уровень воздействия | Te | Ta | Пыль, влажность, конденсация | Ударные нагрузки, вибрации, вертикальный вал | Средний | 0.7 ... 0.9 | 0.7 ... 0.9 | Высокий | 0.4 ... 0.7 | 0.4 ... 0.7 | Очень высокий | 0.1 ... 0.4 | 0.1 ... 0.4 |
Таблица 3.34 - Значения поправочного коэффициента Tt
Рабочая температура | Tt | стандартная смазка* | высокотемпературная смазка | 75 ºС | 0.7 ... 0.9 | - | 75 ... 85 ºС | 0.4 ... 0.7 | 0.7 ... 0.9 | 85 ... 125 ºС | 0.1 ... 0.4 | 0.4 ... 0.7 | 130 ... 170 ºС | - | 0.1 ... 0.4 |
Примечание: * - на основе литиевого загустителя и минерального масла.
Количество смазочного материала, необходимого для дополнительного смазывания, можно ориентировочно определить из зависимости:
P = D · B · c,
где P - количество смазки, г; D - наружный диаметр подшипника, мм; B - ширина подшипника, мм; с - поправочный коэффициент, зависящий от интервала смазывания, определяемый по диаграмме "Определение коэффициента с" на рисунке 3.10
Рисунок 3.10 - Определение коэффициента с
Пример расчета интервала смазывания и количество пластичной смазки, необходимого для повторного смазывания | Сферический роликовый подшипник 22212EA (наружный диаметр D = 110 мм, ширина B =28 мм), смазывается стандартной смазкой, вращается с частотой вращения 1 500 об/мин, при температуре 90°С, работает в пыльных условиях, при этом других воздействий нет. Сферический роликовый подшипник типа 2212EA имеет предельную скорость вращения 3 900 об/мин, то есть отношение рабочей скорости/предельной скорости = 1 500/3 900 = 0.38. По диаграмме "Определение базового интервала смазывания" на рисунке 3.9 находим базовый интервал смазывания Fb, который равен 2 300 часов По таблицам 3.30 и 3.31 определяем поправочные коэффициенты. Так как подшипник работает в пыльных условиях, то принимаем Te = 0.5. Так как условия эксплуатации нормальные, то принимаем Ta = 0.8. Для стандартной пластичной смазки при температуре 90°С коэффициент Tt берем равным Tt = 0.3.
Тогда интервал смазывания подшипников будет равен:
Fc = Fb x Te x Ta x Tt = 2 300 x 0.5 x 0.8 x 0.3 = 276 часов.
По диаграмме "Определение коэффициента с" на рисунке 3.10 определяем, что при Fc = 276 часов поправочный коэффициент с для расчет количества смазки будет равен c = 0.028. Тогда количество смазки необходимое для повторного смазывания подшипника будет приблизительно равняться:
P = D · B · c = 110 x 28 x 0.028 ≈ 86 грамм.
|
Для смазывания подшипников выпускается большое разнообразие пластичных смазок. Некоторые из них, в зависимости от области применения, приведены в таблице 3.35.
Таблица 3.35 - Пластичные смазки для смазывания подшипников
Применение | Марка смазки | Смазки многоцелевые | Chevron Delo EP 2
Exxon Unirex EP 2
Mobilgrease XHP 222
Shell Albida EP 2
Shell Retinax EP 2 | Смазки для тяжелонагруженных узлов | Mobilgrease Special | Смазки для высокоскоростных подшипников | Kluberspeed BF 72-22
LubCon Highspeed L252 SNR GV+ | Смазки для работы при низких температурах | Dow Corning Molykote 33 ISOFLEX PDL 300A | Смазки для работы при высоких температурах | Dow Corning Molykote HP 300 & HP 870 Kluber Barrierta L 55/2 | Смазки для подшипников электродвигателей | Chevron Black Pearl Greases EP Mobil Polyrex EM Mobilith SHC 100 SNR Lub HT | Смазки для металлургического оборудования | Chevron Ultiplex EP 2™
Shell Retinax® Grease HD | Смазки для опорных узлов | Exxon Unirex N
Shell Alvania RL3 | Смазки для пищевого оборудования | Mobilgrease FM 102 |
Подача пластичной смазки в подшипниковый узел и размещение ее внутри узла являются важнейшей составляющей эффективного смазывания. Главную роль здесь играет внутренняя конструкция подшипникового узла.
Рисунок 3.11 - Специальная защитная шайба с увеличенным карманом для смазки
Использование специальной защитной шайбы (рисунок 3.11) со стороны внешнего уплотнения создает увеличенный карман смазки, что обеспечивает надежную защиту подшипников от загрязнений извне и более длительную работу без технического обслуживания.
а) 
б)
а - при помощи обычной отражательной шайбы б - при помощи отгонной шайбы с конической поверхностью
Рисунок 3.12 - Удержание пластичной смазки в подшипниковом узле с вертикальным валом
Применение обычной отражательной шайбы (рисунок 3.12, а) в подшипниковом узле с вертикальным валом не препятствует вытеканию смазки из подшипника. Установка же отгонной шайбы с конической поверхностью (рисунок 3.13, б) наоборот, не дает вытекать пластичной смазке, что крайне важно в узлах с радиально-упорными подшипниками (особенно с коническими роликоподшипниками), обладающими насосным эффектом.
а)
б)
в)
а -- отражательного кольца нет, б - отражательное кольцо имеет небольшой диаметр, в - отражательное кольцо имеет максимально возможный диаметр
Рисунок 3.13 - Отражательные кольца, устанавливаемые по наружному диаметру подшипника
Если в корпусе подшипникового узла есть отверстие для подачи смазки к подшипнику, когда необходимы увеличенные интервалы между добавлением смазки и перекачивание смазочного материала, то при больших окружных скоростях количество пластичной смазки со стороны подачи в подшипник может оказаться недостаточным, так как будет быстро вытекать под действием центробежного эффекта (рисунок 3.13, а). Для предотвращения этого применяются отражательные кольца (рисунок 3.13, б и в), устанавливаемые по наружному диаметру подшипника. В зависимости от количества смазки, которое должно постоянно присутствовать в подшипнике, диаметр отражательного кольца может быть разным.
Рисунок 3.14 - Подача смазки через отверстие в корпусе расположенного со стороны боковой плоскости подшипника
Если пластичная смазка закладывается предварительно в корпусе подшипника, то для повторного смазывания смазка может подаваться через отверстие, расположенное сбоку от подшипника (рисунок 3.14). В этом случае пластичная смазка должна заполнить примерно 40% от свободного пространства. Излишек смазки может быть удален через нижнее отверстие. Во время обкатки температура подшипника поднимается в течение одного или нескольких часов.
Рисунок 3.15 - Смазывание подшипника через смазочную канавку на наружном кольце
Для равномерного смазывания тел качения двухрядного сферического роликоподшипника через смазочную канавку на наружном кольце, оснащенную системой смазочных отверстий, отверстие для подачи смазки в подшипниковом корпусе должно размещаться непосредственно над ней (рисунок 3.15). Необходимо также предусмотреть карманы достаточного размера, в которые будет отбрасываться смазка с обеих сторон подшипника.
Также возможны и более сложные конструкции, в особенности, когда необходимо обеспечить в подшипнике постоянную замену отработавшей смазки на новую и исключить попадание загрязнений (рисунок 3.16).
Рисунок 3.16 - Некоторые конструкции систем подачи пластичной смазки, обеспечивающие в подшипнике постоянную замену отработавшей смазки, а также исключающие попадание в подшипник загрязнений
<<Наверх Продолжение на следующей странице>> | Уплотнения подшипниковых узлов
Следы качения при повреждении подшипников и их значение
Смазочные материалы SNR Lub
|