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 4. Смазывание маслом Жидкие смазочные масла состоят из базового масла и присадок. Именно этими компонентами определяются функциональные свойства масел. От базового масла зависят типичные свойства смазочного масла. Однако его эффективность зависит от присадок. Именно они улучшают базовое масло по таким критериям как: высокая устойчивость к окислению, защита от коррозии, защита от износа, отличные смазывающие свойства, смачивание, способность к эмульгированию, скольжение без рывков, зависимость вязкости от температуры.
Однако в ряде случаев применение присадок может привести к плачевным результатам. Замечания, касающиеся присадок изложенные во врезке “Антизадирные и антиизносные присадки. За и против” в главе “3. Смазывание пластичной смазкой”, также относятся к использованию этих добавок в маслах. Жидкие масла могут выполнять следующие задачи: Смазочные масла могут выполнять и специфичные задачи. Наряду со смазыванием, то есть противодействием трению и износу, они в зависимости от цели применения должны в ряде случаев: защищать от коррозии, быть нейтральными отношению к материалам, соответствовать требованиям пищевой промышленности, быть термостабильными, быстро биологически разлагаться.
К жидким смазочным материалам относятся: жирные масла, минеральные масла, синтетические масла.
Жирные масла не очень подходят для смазки. Хотя они и обладают хорошим смазывающим эффектом, они неустойчивы к низким температурам и чувствительны к окислителям. В технических областях бесспорными лидерами являются минеральные масла. Однако все большее значение, несмотря на высокую цену, приобретают синтетические масла, имеющие следующие преимущества: повышенная устойчивость к окислению, устойчивость к низким и высоким температурам, долговечная смазка, смазка на весь срок эксплуатации подшипника.
Таблица 4.1 Типичные характеристики некоторых базовых масел Свойства | Масла | Минеральные | PAO* | На основе сложных эфиров | PG | Силиконовые | Плотность при 20 ºС, г/мл | 0,9 | 0,85 | 0,9 | 0,9 ... 1,1 | 0,9 ... 1,05 | Индекс вязкости (VI) | 80 ... 100 | 130 ... 160 | 140 ... 175 | 150 ... 270 | 190 ... 500 | Точка застывания, ºС | -40 ... -10 | -50 ... -30 | -70 ... -37 | -56 ... -23 | -80 ... -30 | Точка вспышки, ºС | <250 | <200 | 200 ... 230 | 150 ... 300 | 150 ... 350 | Устойчивость к окислению | + | ++ | ++ | ++ | +++ | Термоста-бильность | + | ++ | ++ | ++ | +++ | Смазывающая способность | ++ | ++ | ++ | +++ | x | Совместимость с эластомерами, покрытиями | ++ | ++ | x | x | ++ | Ориентировочная стоимость по отношению к минеральным маслам | x 1 | x 3 ... 6 | x 3 ... 10 | x 4... 10 | x 15 ... 100 |
Примечание: * PAO - полиальфаолефины, PG - полигликолевые масла | ** + - удовлетворительно ++ - хорошо +++ - отлично x - плохо |
Для правильного выбор масел необходимо знать размеры подшипника, действующую на него нагрузку, его частоту вращения и рабочую температуру, а также триботехнические характеристики самих масел (таблица 4.2). Таблица 4.2 - Основные триботехнические характеристики смазочных масел Характеристики | Испытания по | Пояснение | ISO VG | DIN 51 519 ISO 3448 | Это сокращение от ISO viscosity grade, которое обозначает градацию жидких промышленных материалов по классам вязкость | Плотность | DIN 51 757 ASTM D 71 | Требуемое количество смазочного материала для узлов трения обычно выражается в единицах объема. Произведение необходимого объема в кубических миллиметрах на плотность дает массу в граммах, требуемую для узлов трения | Вязкость | DIN 51 561 | Характеризует сопротивление во время течения смазки. Условная вязкость - вязкость с учетом плотности, единица измерения 1 Па*с = 1 Н *с/м². Кинематическая вязкость - отношение вязкости к плотности, единица измерения мм² /с | Индекс вязкости (VI) | DIN ISO 2909 ASTM D2270 | Безмерная величина, характеризующая изменение вязкости под влиянием температуры | Соотношение вязкости и температуры (VT) | DIN 51 563 | Зависимость изменения вязкости смазочного масла от изменения температуры | Коэффициент зависимости вязкости от давления (VP) | - | Зависимость вязкости от давления | Точка вспышки | ГОСТ 4333 ISO 2592-73 ASTM D 92 | Минимальная температура, при которой происходит возгорание паровоздушной смеси над тиглем | Точка застывания | DIN ISO 3016 | Минимальная температура, при которой смазочный материал при определенных условиях сохраняет свои свойства текучести |
Основное влияние на усталостную долговечность подшипников оказывает реальная толщина смазывающей пленки. В полностью погруженном состоянии на реальную толщину смазочной пленки на поверхности контакта оказывает влияние: Вязкость - одно из важных свойств, имеющих эксплуатационное значение, общее для большинства масел. При гидродинамических расчетах, связанных с конструированием узлов трения и подбором для них масла, обычно используют кинематическую вязкость. Ее обязательно нормируют для всех нефтяных масел. При выборе масла следует учитывать три критических значения вязкости: оптимальное при нормальной рабочей температуре, минимальное при максимальной рабочей температуре, максимальное при самой низкой температуре.
Таблица 4.3 - Классы вязкости для промышленных смазочных материалов по ISO 3448 Класс вязкости | Средняя вязкость при 40оС, сСт* | Границы кинематической вязкости при 40 °C, сСт | минимальная | максимальная | ISO VG 2 | 2.2 | 1.98 | 2.42 | ISO VG 3 | 3.2 | 2.88 | 3.52 | ISO VG 5 | 4.6 | 4.14 | 5.06 | ISO VG 7 | 6.8 | 6.12 | 7.48 | ISO VG 10 | 10 | 9.0 | 11.0 | ISO VG 15 | 15 | 13.5 | 16.5 | ISO VG 22 | 22 | 19.8 | 24.2 | ISO VG 32 | 32 | 28.8 | 35.2 | ISO VG 46 | 46 | 41.4 | 50.6 | ISO VG 68 | 68 | 61.2 | 74.8 | ISO VG 100 | 100 | 90 | 110 | ISO VG 150 | 150 | 135 | 165 | ISO VG 220 | 220 | 198 | 242 | ISO VG 320 | 320 | 288 | 352 | ISO VG 460 | 460 | 414 | 506 | ISO VG 680 | 680 | 612 | 748 | ISO VG 1000 | 1000 | 900 | 1100 | ISO VG 1500 | 1500 | 1350 | 1650 |
Примечание: * 1 cCт = 1 мм2/с. Индекс вязкости характеризует вязкостно-температурные свойства масел. Для смазывания подшипников качения рекомендуется использовать масла, имеющие индекс вязкости не менее 95. Вязкость масла в значительной степени зависит от контактного давления со стороны элементов подшипника. Это имеет особое значение при смазывании механизмов, работающих с большими удельными нагрузками и высоким давлением в узлах трения, что должно учитываться при конструировании и расчетах механизмов. Требуемый уровень вязкости в рабочих условиях положительно сказывается на смазывающих свойствах масла - между поверхностями трения создается прочный смазочный слой. Поскольку большинство смазочных масел на минеральной основе имеет одинаковый коэффициент зависимости вязкости от давления, общие величины этого коэффициента, указанные в специальной литературе, могут быть использованы без большой ошибки. Однако реакция вязкости на повышение давления определяется химической структурой используемых базовых компонентов. В силу этого коэффициент зависимости вязкости от давления у разных типов синтетических масел может изменяться в широких пределах. Ввиду разницы величин индекса вязкости и коэффициента зависимости вязкости от давления следует помнить, что процесс образования смазочной пленки при использовании синтетического масла может отличаться от аналогичного процесса при использовании минерального масла той же вязкости. При выборе смазочных масел также важно знать: плотность, которая непосредственно связана с вязкостью и объемом, требуемым для смазывания узлов трения. температуру вспышки, характеризирующую огнеопасность масла и указывающую на наличие в нем низкокипящих фракций. температуру застывания, знание которой необходимо при проведении нефтескладских операций (слив, налив, хранение) и эксплуатации.
Для того чтобы правильно выбрать смазочное масло помимо триботехнических характеристик, необходимо знать их функциональные свойства и назначение. Таблица 4.4 - Группы индустриальных масел в зависимости от области их применения по ГОСТ 17479.4-87 | по ISO 6743 | Область применения | Л | F | Шпиндели, подшипники и сопряженные с ними детали | Г | H | Гидравлические системы | Н | G | Направляющие скольжения | Т | C | Зубчатые передачи |
Таблица 4.5 - Подгруппы индустриальных масел для машин и механизмов промышленного оборудования по эксплуатационным свойствам согласно ГОСТ 17479.4-87 Подгруппа | Состав, условия эксплуатации и рекомендуемая область применения | А | Масла без присадок; по условиям работы оборудования не предъявляются особые требования к антиокислительным и антикоррозионным свойствам масел | В | Масла с антиокислительными и антикоррозионными присадками; по условиям работы оборудования предъявляются повышенные требования к антиокислительным и антикоррозионным свойствам масел | С | Масла типа В с противоизносными присадками для оборудования, где имеются антифрикционные сплавы цветных металлов и условия работы которых предъявляют повышенные требования к антиокислительным, антикоррозионным и противоизносньм свойствам масел | D | Масла типа С с противозадирными присадками; по условиям работы оборудования предъявляются повышенные требования к антиокислительным, антикоррозионным, противоизносным и противозадирным свойствам масел | Е | Масла типа Д с противоскачковыми присадками; по условиям работы оборудования предъявляются повышенные требования к антиокислительным, адгезионным, противоизносным, противозадирным и противоскачковым свойствам масел |
Одними из важнейших функциональных свойств являются: 1) антиокислительная стабильность масел в процессе эксплуатации и хранения, так как: недостаточная антиокислительная стабильность масел приводит к быстрому их окислению, сопровождающемуся образованием растворимых и нерастворимых продуктов окисления (органических кислот, смол, асфальтенов и др.); при этом в масле появляются осадки, нарушающие циркуляцию масла в системе и образующие агрессивные продукты, которые вызывают коррозию деталей машин; cрок службы масла при окислении значительно сокращается, повышается его коррозионность, ухудшается способность отделять воду и растворенный воздух.
2) защитные свойства, которые определяют способность индустриальных масел предотвращать агрессивное действие на детали машин органических кислот, содержащихся в маслах и образующихся в результате окисления при наличии влаги, попадающей в масла в процессе эксплуатации (конденсация из воздуха, охлаждающая вода и др.), а также веществ, агрессивных по отношению к некоторым металлам; 3) смазывающие свойства, характеризующие способность масел улучшать работоспособность поверхностей трения путем максимального уменьшения износа и трения и оценивающиеся показателями износа, антифрикционными и противозадирными свойствами; 4) антипенные свойства, оценивающие способность масел выделять воздух или другие газы без появления пены, так как образование пены приводит к потерям масла, увеличению его сжимаемости, ухудшению смазывающей и охлаждающей способностей, вызывает более интенсивное окисление масла; 5) деэмульгирующие свойства, которые свидетельствуют о способности масла обеспечивать быстрый отстой воды, так как масла с плохими деэмульгирующими свойствами при обводнении образуют стойкие водомасляные эмульсии, что ведет к уменьшению вязкость масла, ухудшению условия трения, коррозии металлических поверхностей, повышению температуры застывания и т. д. Таблица 4.6 - Основные виды испытания масел, определяющие их функциональные свойства Испытания | Стандарты | Пояснение | Испытания на противозадирные свойства на 4-х шариковой машине трения | DIN 51 350, Part1 + Part5 ASTM D 2266 ASTM D 2596 ASTM D 2783 ASTM 4172 ГОСТ 9490 | Определение предельной нагрузки, нагрузки сваривания и индекса задира, а также замер пятна износа | Выдерживаемая нагрузка на машине трения Тимкена | DIN 51 434, Part1 + Part3 ASTM D 2782 ASTM D 2509 | Оценка противозадирных свойств смазочных материалов при критических нагрузках | Испытания на стойкость к задирам на FZG- стенде | DIN 51 454, Part1 + Part2 | Определяется предельная нагрузка (противозадирные свойства) смазочного материала и специфический износ в мг/кВт | Защита от ржавления | ASTM D 665 ISO 7120 ГОСТ 19199 | Определение антикоррозийных свойств | Коррозия на медной пластинке | ASTM D 130 EN ISO 2160 DIN 51 811 ГОСТ 6321 | Испытание на медной пластинке, определяется при температуре +100°C в течение нескольких часов. | Деэмульгирующая способность | ASTM D 1401 ISO 6614 | Определение характеристик деэмульгируемости методом Гершеля | Испытания на пенообразование | ASTM D 892 ASTM D 6082 ISO 6247 ГОСТ 21058 | Определение характеристик пенообразования смазочных масел | Испытания на окислительную стабильность | ASTM D 943 ASTM D 2440 ASTM D 2893 ASTM D 4310 ASTM D 6158 DIN 51586 DIN 51587 ГОСТ 23175 | Определение окислительной стабильности масел |
В качестве смазки подшипников могут использоваться не только промышленные: редукторные, шпиндельные, подшипниковые, турбинные;
но и автомобильные масла: моторные, трансмиссионные.
Таблица 4.7 - Степени вязкости масел для автомобильных механических трансмиссий по SAE J-306 Класс вязкости | Вязкость при 100 оС, сСт | минимальная | максимальная | 70W | 4.1 | - | 75W | 4.1 | - | 80W | 7.0 | - | 85W | 11.0 | - | 90 | 13.5 | менее 24.0 | 140 | 24 | менее 41.0 | 250 | 41.0 | - |
Таблица 4.8 -Степени вязкости для автомобильных моторных масел по SAE J-300 Класс вязкости | Кинематическая вязкость* при 100 °C (сСт) и малой скорости сдвига | минимальная | максимальная | 0w | 3,8 | - | 5w | 3,8 | - | 10w | 4,1 | - | 15w | 5,6 | - | 20w | 5,6 | - | 25w | 9,3 | - | 20 | 5,6 | < 9,3 | 30 | 9,3 | < 12,6 | 40 | 12,6 | < 16,3 | 40 | 12,6 | < 16,3 | 50 | 16,3 | < 21,9 | 60 | 21,9 | < 26,1 |
|
Примечание: * - Вязкость измеряется по методу ASTM D 445 на капиллярном вискозиметре. Немаловажным при выборе масла также является его совместимость с эластомерами и пластмассами, из которых изготавливают уплотнения и прочие детали подшипникового узла. Таблица 4.9 - Совместимость некоторые масел с эластомерами и пластмассами Масло | t (1) | ACM(2) | AU | CR | CSM | EPDM | FKM | HNBR | IIR | NBR | NR | PTFE | SBR | ASTM №1 | 100 | +++(3) | ++ | +++ | x | x | +++ | +++ | xx | +++ | xx | +++ | xx | ASTM №2 | 100 | +++ | ++ | ++ | x | x | +++ | +++ | xx | +++ | xx | +++ | xx | ASTM №2 | 100 | +++ | ++ | ++ | x | x | +++ | +++ | xx | +++ | xx | +++ | xx | ATF | 100 | xx | ++ | ++ | x | x | +++ | +++ | xx | +++ | xx | +++ | xx | Камфорное | 20 | x | x | xx | ++ | xx | ++ | ++ | xx | +++ | xx | +++ | xx | Моторное | 100 | +++ | ++ | ++ | xx | xx | +++ | +++ | xx | +++ | xx | +++ | xx | Фторугле-родная | 100 | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | Машинное масло, минеральное | 80 | +++ | +++ | ++ | xx | xx | +++ | +++ | xx | +++ | xx | +++ | xx | Минеральное масло | 100 | +++ | ++ | xx | xx | xx | +++ | +++ | xx | +++ | xx | +++ | xx | Парафиновое масло | 60 | +++ | +++ | +++ | xx | xx | +++ | +++ | xx | +++ | xx | +++ | xx | Масло семян рапса | 20 | ++ | ++ | ++ | ++ | ++ | +++ | ++ | ++ | ++ | x | +++ | x | Силиконовое | 20 | +++ | +++ | +++ | +++ | +++ | +++ | +++ | +++ | +++ | ++ | +++ | +++ | Шпиндельное | 60 | +++ | +++ | ++ | xx | xx | +++ | +++ | xx | +++ | xx | +++ | xx | "Белое" | 20 | +++ | + | ++ | ++ | x | +++ | +++ | x | +++ | x | +++ | x |
Примечание: 1) температура испытания, ºC; 2) расшифровку аббревиатур см. таблицу 7.2 и 7.3 (глава "7.Справочные материалы"); 3) +++ - очень маленькая коррозия или ее отсутствие;
++ - слабая или умеренная коррозия;
xx - очень сильная коррозия;
+ - возможно допустимый к использованию, но требуются дополнительные исследования;
x - возможно неподходящий, но требуются дополнительные исследования.
Для выбора масла в соответствии с требованиями условий эксплуатации целесообразно пользоваться номограммами, приведенными ниже. 
Рисунок 4.1 - Номограмма для определения вязкости масла (при температуре 40 °C) по среднему диаметру подшипника и частоте вращения 
Рисунок 4.2 - Номограмма для определения класса вязкости масла ISO VG при рабочей температуре Пример подбора смазочного масла по номограммам | Подшипник типоразмера 6206, имеющий диаметр отверстия d = З0 мм и наружный диаметр D = 62 мм, вращается с частотой вращения n = 3000 об/мин, при рабочей температуре Tf = 80 °С. Поэтому (d + D)/2 = 46 мм. Согласно “Номограмме для определения вязкости масла по среднему диаметру подшипника и частоте вращения” (рисунок 4.1) минимальная кинематическая вязкость ν¹, требуемая для достаточного смазывания при температуре 40 °С, составляет примерно 13 cCт (мм2/с). По “Номограмме для определения класса вязкости масла ISO VG при рабочей температуре” (рисунок 4.2) определяем, что при рабочей температуре подшипника Tf = 80 °С требуется масло класса вязкости ISO VG 68. |
При неизвестной нагрузке, действующей на подшипник, кинематическую вязкость масла ориентировочно можно принимать: для радиальных шариковых и роликовых подшипников (кроме сферических) - 12 сСт; для роликовых конических и радиальных сферических - 20 сСт; для роликовых упорных - 30 сСт.
Если частота вращения подшипника не превышает 10 об/мин, то применяют масло более высокой вязкости. Это относится также к тяжелонагруженным подшипникам, работающим при высокой температуре. Однако при этом надо учитывать, что использование масел высокой вязкости ведет к увеличению смазочного трения, невозможности работы при низких температурах, сложности с подачей через трубопроводы или масленку. Для смазывания средних и крупных шарико- и роликоподшипников (кроме роликовых сферических, упорных и конических) при нормальном атмосферном давлении и температуре, коэффициенте нагрузки C/P>10 и отношении рабочей частоты вращения к предельной n / N < 0.67 используется масло с рабочей кинематической вязкостью 12 мм² / с. Для быстроходных и малонагруженных подшипников допустимо применение масел меньшей вязкости. При этом предпочтительно применять масла с присадками, защищающими подшипник от коррозии и старения масла. Если подшипники работают при высоких нагрузках С/P < 10, то целесообразно применять противозадирные присадки. При P/C > 2 вязкость масла должны быть на 15 ... 20% расчетного значения. В случае P/C > 0.1 и значительных потерях на трение скольжения следует применять масло с противозадирными присадками. Для крупногабаритных медленно вращающихся подшипников (бессепараторных, конических, сфероконических роликоподшипников) следует применять высоковязкие масла. Для высокоскоростных подшипников, работающих в условиях низких температур, необходимо применять масла низкой вязкости. Срок службы масла определяется не только продолжительностью его работы в узле, но и естественным старением, особенно при попадании в него пыли и воды. Периодичность замены масла, в основном зависит от условий эксплуатации, качества и мер по его сохранению, а также его количества. При смазывании масляной ванной, как правило, достаточно заменять масло один раз в год при условии, что рабочая температура не превышает 50 °С и практически отсутствует опасность загрязнения масла. Эксплуатация в условиях более высоких температур требует более частой замены масла, так, например, при эксплуатации в условиях рабочих температур порядка 100 °С замена масла должна производиться каждые три месяца. Частая замена масла также требуется при эксплуатации подшипников в тяжелых условиях. При смазывании циркуляцией масла периодичность замены масла также зависит от периодичности циркуляции общего объема масла и оттого, используется ли охлаждение масла или нет. В целом определить приемлемую периодичность замены масла можно лишь опытным путем в процессе эксплуатации или регулярной проверкой состояния масла на предмет отсутствия загрязненности и признаков сильного окисления. Те же рекомендации относятся к смазыванию впрыском масла. При точечном смазывании масло лишь однажды проходит через подшипник и повторно не используется. Требуемое количество масла определяется его назначением. При использовании масла только для смазывания его количество может быть минимальным, а при использовании масла еще и для охлаждения его количество возрастает. Однако при этом повышается сопротивление качению. Максимальное количество масла, ограничиваемое гидравлическим сопротивлением подшипника, у радиально-упорных (шариковых и роликовых) подшипников больше вследствие насосного действия сепаратора. Необходимое количество масла при "минимальной" и "охлаждающих" смазках в зависимости от размера подшипника приведены в таблице. Таблица 4.10 -Количество смазочного материала, требуемое в зависимости от размера подшипников Диаметр посадочного отверстия подшипника d, мм | Минимальное, см³/г | Для охлаждения, л/мин | менее 50 | 1 ... 2 | 0.5 ... 1.5 | 50 ... 120 | 2 ... 5 | 1.1 ... 3.9 | более 120 | 5 ... 10 | более 2.5 |
Также количество масла для смазки подшипников в зависимости от размера подшипника можно определить по упрощенной схеме на рисунке 4.3. 
Рисунок 4.3 - Количество смазочного материала, требуемое в зависимости от размеров подшипника Для смазывания жидким маслом часто применяются следующие масляные системы: масляная ванна, смазывание разбрызгиванием, смазывание с помощью конических насадок, капельная, циркуляционная, при помощи маслоподающих колец, масляный туман, масловоздушная, струйная.
Таблица 4.11 - Сравнение систем смазывания маслом Система | Смазочное оборудование | Допускаемый фактор скорости n*dm | Отвод тепла от подшипника | Масляная ванна | Устройства по измерению уровня масла в корпусе подшипника | до 500 000 | + | Смазывание разбрызгиванием | - | Смазывание с помощью конических насадок | Конические насадки | При помощи маслоподающих колец | Маслоподающие кольца | Капельная | Масляная масленка | Циркуляционная | Система циркуляционной смазки, включающая насосы, резервуары, фильтры, трубопроводы, вентили, форсунки и др. | ++ | Струйная смазка | Система циркуляционной смазки + форсунки высокого давления | до 4 млн. | +++ | Масляный туман | Система смазывания масляным туманом, включающая резервуары, генератор тумана, трубопроводы, форсунки, блок управления, установку по производству сжатого воздуха и др. | до до 2.2 млн. млн. | Масловоздушная | Масловоздушная система, включающая насосы, резервуар, трубопроводы, датчики расхода воздуха, форсунки, блок управления, установку по производству сжатого воздуха и др. | 2до 2.5 млн. м |
Примечание: + - удовлетворительно, ++ - хорошо, +++ - отлично. Простейший метод смазывания маслом является смазочная ванна (рисунок 4.4). Этот метод рекомендуется использовать для крупных роликоподшипников, работающих непрерывно продолжительное время. Резервуаром для масла, как правило, является корпус подшипника. 
Рисунок 4.4 - Масляная ванна При частоте вращения вала до 3000 об/мин уровень масла при неподвижном подшипнике должен доходить до центра нижнего шарика или ролика. Когда скорость вращения более 3000 об/мин, то уровень масла должен быть ниже центра нижнего шарика или ролика в подшипнике или в пределах их видимого касании. Еще лучше, когда уровень масла расположен ниже подшипника, а на вал насажено смазывающее кольцо для подъема масла. Если подшипник планируется использовать на высоких скоростях вращения, то от использования смазочной ванны целесообразно отказаться, так как не будет происходить отвод тепла и продуктов трения, что сильно ухудшит свойства смазки и вызовет повреждение подшипника. Масленые ванны в основном используются в узлах с горизонтальным расположением вала. При смазывании подшипников, установленных на вертикальный вал, они должны быть на 50 … 80% погружены в масло. Однако при этом необходимо учитывать, что ввиду интенсивного перемешивания масла вращающимися деталями подшипника создаются большие энергетические потери и значительно повышается температура, а значит, вызывает ухудшение свойств масла. В случае применения масляной ванны для смазывания конических роликоподшипников, установленных на горизонтальных валах, необходимо в корпусе создавать отводные каналы, обеспечивающие циркуляцию масла, так как конические ролики при вращении затягивают масло и перекачивают его от малого торца к большому (наблюдается насосный эффект). Смазывание разбрызгиванием применяется при достаточно высокой частоте вращения, хотя бы одного из валов. Например, когда подшипник качения сопряжен с системой шестерен, смазываемых маслом и неизолированных от общей системы подачи масла. Разбрызгиваемое масло создает вокруг подшипника масляный туман. При небольших числах оборотов этот способ обеспечивает падежное смазывание подшипников, при больших числах оборотов приходится применять маслоотбойные устройства, ограничивающие доступ масла к подшипнику. Недостатком этого способа является смазывание подшипника тем же маслом, которым смазываются сопряженные с подшипником детали узла, вследствие чего в подшипник могут попадать продукты изнашивания этих деталей. Применение маслоотражательных шайб частично предотвращает такое загрязнение подшипника. Смазывание коническими насадками (рисунок 4.5) обычно применяется для подшипников, установленных на вертикальных валах. Подача масла из ванны к подшипнику осуществляется при вращении конической насадки. Для лучшей дозировки масла иногда конические насадки снабжаются скребками, снимающие излишки масла, и маслоотбойной шайбой, которая сбрасывает масло в отводной канал, по которому оно возвращается обратно в масляную ванну. 
Рисунок 4.5 - Смазывание с помощью конических насадок Существенным недостатком такой системы является отсутствие масла в момент пуска механизма, что может существенным образом сказаться на долговечности подшипников. Поэтому целесообразно обеспечивать подачу смазки в корпус через постоянно работающую масленку. Также необходим постоянный контроль над качеством масла и температурой. 
Рисунок 4.6 - Капельная смазка Капельное смазывание (рисунок 4.6) с помощью капельных (дозирующих) масленок применяется для неответственных, периодически работающих и расположенных в легкодоступных местах подшипников горизонтальных и вертикальных валов в широком интервале частот вращения. Этим методом смазываются мелкие и средние шариковые и роликовые подшипники. Дозирующие масленки используют как для смазывания отдельных подшипников, так и для одновременного смазывания всех опор механизма. Могут применяться для подшипниковых узлов, как с горизонтальным, так и с вертикальным расположением вала. Для обеспечения равномерной подачи масла капельной масленкой с той иглой уровень его должен поддерживаться не ниже 1/3 высоты корпус. Зависимость количества подаваемого масла от уровня его в корпусе масленки является существенным недостатком этого метода смазывания. Являясь проточным, капельное смазывание обеспечивает отвод тепла и вымывание из подшипника продуктов его износа. 
Рисунок 4.7 - Смазывание маслоподающим кольцом В тех случаях, когда смазывание маслом обусловлено скоростями и рабочими температурами, для обеспечения высокой надежности смазывания рекомендуется использовать смазывание маслоподающим кольцом (рисунок 4.7), которое служит для создания циркуляции масла. Это кольцо свободно расположено на втулке вала и погружено в масло, находящееся в нижней половине корпуса. Вращаясь вместе с валом, кольцо переносит масло из нижней части корпуса в маслосборник, откуда оно, пройдя через подшипник, стекает обратно в нижний коллектор. 
Рисунок 4.8 - Циркуляционная смазка При циркуляционном смазывании (рисунок 4.8) масло непрерывно подается в подшипник струей под давлением через форсунки. Такая система применяется для смазывания: крупных шарико- и роликоподшипников, работающих длительное время, шарико- и роликоподшипников среднегабаритных размеров, работающих на высоких частотах вращения, тяжелонагруженных подшипников, работающих с большими потерями мощности на трение, которые требуют интенсивного отвода тепла.
В этих условиях циркуляционная система смазывания является наиболее эффективной, особенно тогда, когда нужно одновременно смазывать группу подшипников. При смазывании особо быстроходных тяжелонагруженных подшипников, работающих в условиях значительного выделения тепла, желательно на каждый подшипник направлять несколько струй (непосредственно в гнезда сепаратора). Применение нескольких форсунок сокращает до минимума опасность полного прекращения подачи масла из-за закупорки форсунки механическими примесями, появляющимися в масле при работе подшипника. Кроме того, нескольких форсунок обеспечивают более равномерное охлаждение подшипника. Хотя в последнее время и появились пластичные смазки способные работать на больших скоростях (фактор скорости n·dm < 2.7 млн.), между тем масло продолжает оставаться основным видом смазки высокоскоросных подшипников (фактор скорости n·dm > 1 млн.), так как позволяет лучше отводить тепло и снижать трение (таблица 4.12). Таблица 4.12 - Сравнение видов смазки высокоскоростных подшипников Параметр | Пластичная смазка | Масленый туман | Масловоздушная | Струйная | Легкость обращения | ++ | + | + | o | Надежное смазывание | + | o | + | ++ | Снижение температуры | o | o | + | ++ | Отвод тепла от подшипника | x | o | + | ++ | Применение несложных уплотнений | o | + | + | x | Потеря мощности | + | + | + | x | Утечка в окружающую среду | + | x | o | + | Высокие скорости вращения (фактор скорости n·dm) | до 1.4 млн.** до 2.7 млн. *** | до 2.2 млн. | до 2.5 млн. | до 4.0 млн. |
Примечание: * ++ - отлично, + - хорошо, o - удовлетворительно, x - плохо; ** при сроке службы смазки более 1 000 часов; *** при сроке службы смазки менее 1 000 часов. 
Рисунок 4.9 - Струйная смазка Для обеспечения достаточного смазывания без лишнего повышения рабочей температуры в условиях очень высоких скоростей в подшипник должно поступать достаточное, но не избыточное количество масла. Одним из наиболее эффективных методов достижения такого режима является струйная смазка (рисунок 4.9), при которой струя масла под давлением (5...10 атм.) направляется на рабочую поверхность внутреннего кольца подшипника, причем с таким расчетом, чтобы вращением тел качения масло отбрасывалось к периферии подшипника, откуда бы удалялось через выреза на наружной поверхности сепаратора либо через пазы в наружном кольце подшипника. Скорость струи масла должна быть достаточно высокой (не менее 15 м/с) для преодоления завихрений, возникающих вокруг вращающегося подшипника. 
Рисунок 4.10 - Рекомендуемое количество масла при струйной смазке Смазывание масленым туманом (рисунок 4.11), основанное на принципе пульверизации, может применяться как для подшипниковых узлов, работающих при высокой частоте вращения (шлифовальные шпиндели и др.), так и для тяжелонагруженных узлов (подшипниковые опоры листопрокатных станов). Преимущество смазывания масленым туманом заключается в минимальном расходовании масла при интенсивном воздушном охлаждении. Кроме того, избыточное давление воздуха внутри подшипникового узла защищает опору от внешних загрязнений. 
Рисунок 4.11 - Смазывание масленым туманом Однако этот способ смазывания обладает рядом существенных недостатков, основными из которых являются: относительно высокая стоимость оборудования (наличие систем получения сжатого воздуха, очистки его от пыли и воды, установка для преобразования масляного тумана и др.); загрязнением окружающей среды в зоне установки подшипниковых опор, смазываемых масляным туманом, ввиду трудности обеспечения эффективной защиты от выбросов в атмосферу мельчайших частиц масляной пыли.
Масловоздушные масляные системы (рисунок 4.12) имеют важнейшее преимущество по сравнению со смазыванием масляным туманом: очень небольшое и точно дозированное количество масла направляется в каждый отдельный подшипник при помощи сжатого воздуха, что позволяет резко снизить потери масла в окружающую среду. Подаваемое такой системой минимальное количество масла (расход до 100 раз меньший, чем при смазывании пластичной смазкой!) позволяет подшипникам работать при таких низких температурах и на таких высоких скоростях, каких не может обеспечить никакой другой способ смазывания. 
Рисунок 4.12 - Масловоздушная смазка В масляно-воздушной системе масло подается периодически дозирующим устройством в подающий канал трубопровода, связывающего устройства системы. Прижимаясь к стенкам трубопровода под воздействием сжатого воздуха, масло «сползает» по ним и поступает в подшипник через штуцер или просто перетекает на дорожки качения под воздействием сил поверхностного натяжения. Сжатый воздух также используется для охлаждения подшипника и создания избытка давления в подшипниковом узле, препятствующего проникновению внутрь загрязняющих веществ. <<Наверх Продолжение на следующей странице>> | Уплотнения подшипниковых узлов Следы качения при повреждении подшипников и их значение Смазочные материалы SNR Lub 
|