<< На главную страницу    << Сведения о подшипниках    <<Смазывание подшипников качения

| Смазывание подшипников качения

Смотрите также:

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

5. Защита подшипниковых узлов от загрязнения и вытекания смазочного материала

Одним из основных условий надежной работы подшипника является правильный выбор конструкции уплотняющих устройств, которые предохраняют от попадания из окружающей среды в полость подшипника или подшипникового узла пыли, влаги, мелких частиц постороннего материала или паров кислот и других веществ, отрицательно влияющих на работоспособность подшипников. Уплотнения также служат для устранения возможности вытекания или утечек смазочного материала из подшипника. Конструкция уплотняющего устройства выбирается исходя из условий работы узла, вида применяемой смазки и степени герметичности узла.

Различаются два вида уплотнений:

• встроенные уплотнения, интегрированные непосредственно в подшипник (подшипник закрытого типа),

• внешние уплотнения.

Рисунок 5.1 - Встроенное подшипниковое уплотнение

Промышленность выпускается множество типов подшипников со встроенными уплотнениями, позволяющие отказать от применения внешних уплотняющих устройств, тем самым снижая конструкционные расходы и обеспечивая компактность подшипникового узла. Такие подшипники могут использоваться и во внутренних установках с внешними уплотнениями, в случае если необходима защита от чрезмерного смазывания.

г)

а - металлическая шайба, б - контактное металло-полимерное уплотнение, в - металло-полимерное уплотнение малого трения, г - высокоинтегрированное (кассетное) уплотнение

Рисунок 5.2 - Некоторые конструкции встроенных подшипниковых уплотнений

Чаще всего в подшипники встраиваются следующие типы уплотнений:

• защитные металлические шайбы,

• уплотнения малого трения,

• контактные уплотнения, в том числе высокоинтегрированные (кассетного) типа.

Таблица 5.1 - Сравнение встроенных уплотнений по защитным свойствам

Примечание: свойства уплотнений в пределах одного типа могут отличаться в зависимости от особенностей конструкции и применяемых материалов.

Подробнее с наиболее распространенными конструкциями встроенных уплотнений можете ознакомиться в статье “Встроенные уплотнения подшипников SNR”.

Рисунок 5.3 - Внешнее уплотнение подшипникового узла

Внешние уплотнения применяются в узлах с подшипниками открытого типа (без встроенных уплотнений), либо дополнительно к подшипникам со встроенными уплотнениями для  усиления защиты. Уплотнения подразделяются на три типа:

• бесконтактные (с контролируемыми зазорами);

• контактные;

• комбинированные, сочетающие в себе контактные и бесконтактные уплотнения.

Бесконтактные уплотнения характеризуются наличием узкого зазора между вращающимися и неподвижными деталями. Достоинством этих уплотнений является отсутствие трения и соединений, что исключает износ деталей и снижает энергетические потери, таким образом, становясь выгодными к применению в условиях высоких скоростей вращения и высоких температур. Однако они не могут полностью исключить попадания в узел посторонних веществ и предотвратить вытекание из него смазочного материала.

Наиболее часто применяемыми и простыми по конструкции являются бесконтактные щелевые уплотнения (рисунок 5.4) с кольцевым зазором и кольцевыми канавками.

а)

б)

в)

а - с кольцевым зазором,

б - c кольцевыми канавками, выполненными в корпусе,

в - c кольцевыми канавками, выполненными в корпусе и на валу

Рисунок 5.4 - Щелевые уплотнения

Щелевое уплотнение с кольцевым зазором имеет наиболее простую конструкцию, обеспечивая при малых зазорах между валом и отверстием предохранение подшипника от загрязнения и вытекания смазочного материала. Для улучшения уплотняющего эффекта в отверстии корпусе на выходе могут быть выточены канавки, заполняемые пластичной смазкой, которая помогает предотвратить проникновение загрязняющих веществ. Дополнительно канавки могут быть сделаны и на валу, что позволяет лучше удерживать смазку. Повысить эффективность уплотнений можно путем использования уплотняющей смазки высокой вязкости (VG 150 … 200).

Щелевые уплотнения применяются в сравнительно чистой среде. Их целесообразно сочетать с другими уплотнениями.

Сочетанием простых радиальных и осевых щелевых уплотнений созданы лабиринтные уплотнения. Они имеют малый зазор сложной извилистой формы между вращающимися и неподвижными деталями узла. Эти уплотнения просты в эксплуатации, не изнашиваются, допускают значительную окружную скорость вала, имеют малое сопротивление вращению, вызываемое лишь внутренним трением смазки, заполняющей щели. Они могут защищать от попадания грязи и влаги из внешней среды, а также от вытекания смазки, чаще всего в комбинации с другими видами уплотнений. Недостатком лабиринтных уплотнений являются сложность конструкции, возможный выброс смазки из зазоров при больших окружных скоростях и необходимость тщательного монтажа с целью сохранения требуемых зазоров.

а)

б)

в)

а - радиальное,

б - осевое,

в - c наклонным расположением щелей

Рисунок 5.5 - Лабиринтные уплотнения

В зависимости от конструкции корпуса уплотнения (цельная или разъемная), процедур монтажа и наличия свободного пространства, гребни лабиринтного уплотнения могут быть расположены вдоль оси или по радиусу. При возникновении осевого смещения вала в процессе работы ширина осевых каналов лабиринта остается неизменной, поэтому они могут быть достаточно узкими. Если предполагается возникновение углового перекоса вала относительно корпуса, следует использовать лабиринтные уплотнения с наклонными щелями.

Относительно простую конструкцию имеют центробежные уплотнения (рисунок 5.6). Для предотвращения утечки жидкого масла из подшипникового узла широко применяют маслоотражательные кольца (втулки).

Вытекающее из корпуса масло попадает на маслоотражательное кольцо, центробежной силой отбрасывается в полость крышки корпуса. Чем выше частота вращения вала, тем больше масла будет откидываться от вала.

Конструкция маслоотражательных колец может быть самой различной. Для усиления защиты подшипниковых узлов от внешнего загрязнения могут применяться внешние отражательные кольца.

а)

а - маслоотгонная втулка,

б - внутреннее маслоотражательное кольцо,

в - внешнее отражательное кольцо

Рисунок 5.6 - Отражательные кольца (центробежные уплотнения)

Центробежные уплотнения целесообразно использовать совместно с другими уплотнениями.

В узлах с повышенными требованиями герметичности применяются контактные уплотнения, которые могут обеспечить минимальную утечку рабочего смазочного материала из подшипникового узла за счет непосредственного контакта между вращающимися элементами конструкции. Однако при этом необходимо учитывать особую их чувствительность к температуре, давлению на кромку уплотнения и частоте вращения сопряженных с ними деталей.

Рисунок 5.7 - Z - образное уплотнение

Довольно простое по конструкции Z – образное уплотнение (рисунок 5.7), располагаемое под углом в специальной канавке крышки корпуса, обладает пружинным эффектом, позволяющим одной из кромок надежно контактировать с валом, что обеспечивает лучшую защиту узла, чем при применении морально устаревших войлочных уплотнений. Z-образные уплотнения рекомендуются применять с опорными стационарными узлами, которые смазываются пластичной смазкой.

Рисунок 5.8 - V - образное уплотнение

V-образное уплотнение (рисунок 5.8) может использоваться, как при смазывании маслом, так и пластичной смазкой. Гибкое резиновое кольцо уплотнения прочно охватывает вал и вращается вместе с ним, при этом кромка уплотнения оказывает легкое осевое давление на неподвижную деталь, например, корпус. Такое уплотнение просто в установке и на малых скоростях вращения допускает сравнительно большие угловые перекосы вала.

При окружных скоростях, превышающих 8 м/с, V-образное кольцо должно иметь осевую фиксацию на валу. При скоростях свыше 12 м/с необходимо принять меры по предотвращению «отрыва» кольца от вала, например, путем установки стального штампованного удерживающего кольца. Если окружная скорость превышает 15 м/с, уплотнительная кромка отрывается от уплотняемой поверхности и контактное уплотнение превращается в щелевое.

Эффективность V-образных уплотнений достигается, главным образом, за счет того, что играют роль маслоотражательных колец, предотвращающих попадание грязи и жидкостей. Поэтому при смазывании пластичной смазкой эти уплотнения обычно располагаются снаружи корпуса, а при смазывании маслом - внутри корпуса с кромкой, обращенной от подшипника. При использовании в качестве вторичного уплотнения V-образные кольца защищают первичное уплотнение от проникновения чрезмерного количества загрязняющих веществ и влаги.

Рисунок 5.9 - Манжетное уплотнение

Манжетные уплотнения (рисунок 5.9) широко применяют при жидкой и пластичной смазке подшипников. Манжета состоит из корпуса, изготовленного из полимера, каркаса, представляющего собой стальное кольцо Г-образного сечения, и стяжной пружины. Каркас придает корпусу манжеты жесткость. Пружина стягивает уплотняющую часть манжеты, вследствие чего образуется рабочая кромка шириной 0.2 … 0.4 мм, плотно охватывающая поверхность вала.

Рисунок 5.10 - Уплотнение установлено кромкой внутрь

Если главным предназначением манжетного уплотнения вала является удержание смазочного материала в полости корпуса, кромка уплотнения должна быть обращена внутрь (рисунок 5.10).

Рисунок 5.11 - Уплотнение установлено кромкой наружу

Если главной целью является защита от проникновения загрязняющих веществ, кромка уплотнения должна быть обращена наружу (рисунок 5.11), т.е. от подшипника. Такой вариант расположения может быть использован и для подшипниковых узлов, приспособленных под прессование пластичной смазки, при котором давление внутри подшипниковой камеры может быть очень высоким. При повышении давления смазка отогнет кромку манжеты, и избыток ее вытечет наружу.

Таблица 5.2 - Сравнение контактных уплотнений

Большое значение для контактных уплотнений имеют свойства материалов, из которых они изготавливаются. В основном используются следующие материалы:

• акрилонитрил-бутадиен-каучук;

• фторэластомеры;

• политетрафторэтилен;

• акриловый каучук.

Таблица 5.3 - Основные виды материалов контактных уплотнений

Акрилонитрилбутадиенкаучук (NBR) создается на основе бутадиента и акрилонитрила. Содержание акрилонитрила  может достигать 18 … 50%, оказывая влияние на следующие свойства уплотнений:

• стойкость к набуханию при работе в минеральных маслах, смазках и жидкостях;

• эластичность;

• низкотемпературную гибкость;

• газовую проницаемость;

• остаточную деформацию при сжатии…

Например, при 18% содержании акрилонитрила NBR имеет хорошую низкотемпературную гибкость (до -40 ºС) и посредственную сопротивляемость к действию смазочных веществ.  В тоже время, при содержании 50% акрилонитрила NBR обладает повышенной сопротивляемостью к маслам и смазкам, однако имеет низкотемпературную гибкость только до -3ºС.  

Акрилонитрилбутадиенкаучуки широко используются в качестве материала для подшипниковых уплотнений, работающих в контакте с большинством видов смазочных материалов на минеральной основе. Работа в контакте с ароматическими углеводородами нежелательна, так как приводит к сильному набуханию. Уплотнения из NBR рекомендованы к применению при температурах -30 ... 100ºС (кратковременно до 130ºС). Эксплуатация при повышенных температурах приводит к отвердению материала. Некоторые акрилонитрилбутадиенкаучуки выпускаются по специальной рецептуре и имеют низкотемпературную гибкость до -50 ºС.

FKM - это фторэластомер полиметиленного типа, который использует винилденфторид как сомономер и имеет такие заместители в цепи полимера, как фтор, алкилирован, перфторалкилирован или перфторалкилированные группы. В зависимости от содержания фтора (65 … 71 %) отличаются эксплуатационными свойствами. Благодаря исключительной стойкости к высоким температурам, климатическим факторам и воздействию различных химических веществ, а также превосходным герметизирующим и механическим свойствам, фторэластомеры нашли широкое применение при производстве уплотнений для подшипниковых узлов. Не допускается работа в контакте с полярными растворителями и кетонами, некоторыми видами тормозной жидкости.

Политетрафторэтилен (PTFE) является термопластичным полимером, продуктом полимеризации тетрафторэтилена. Этот неэластичный материал обладает низкими адгезионными свойствами. Обеспечивает низкое трение при контакте почти с любыми материалами. Имеет хорошие электроизоляционные свойства, независящие от температуры и скорости вращения. Высокая стойкость PTFE к действию различных химических реагентов превосходит аналогичные свойства большинства других полимеров, используемых в качестве материалов подшипниковых уплотнений. Сопротивление набуханию высоко при действии почти всех известных сред. Может работать в широком диапазоне температур: - 200 … 260ºС (при длительной эксплуатации до 200ºС). Однако при повышенных температурах (свыше 200°С) политетрафторэтилен начинает выделять токсичные фторсодержащие испарения. Кроме того, при использовании чистого политетрафторэтилена необходимо учитывать следующие его свойства:

• способность к ползучести и деформации при специфичных нагрузках;

• низкая износоустойчивость;

• тепловое расширение в 10 раз больше, чем у металлов;

• плохая теплопроводность, что негативно сказывает влияние на рассеивание тепла из подшипниковых узлов;

• неэластичность.

Поэтому для снижения негативных свойств материалы с содержанием PTFE наполняются графитом, стекловолокном, углеродом и бронзой.

Акрилатный каучук (ACM) изготавливается из этил- или бутилакрилата с добавлением незначительного количества мономеров. Эластомеры на основе акрилатных каучуков более термостойки, чем из акрилонитрилбутадиенкаучука. Применяются при эксплуатации на повышенной температуре и использовании смазочных материалов на минеральной основе с различными присадками (для двигателя, механических и автоматических КПП…) взамен акрилонитрилбутадиенкаучука. Не допускается контакт с горячей водой, паром, кислотами, щелочами и аминами, которые обладают разрушающим эффектом для ACM. Рекомендованы к применению при температурах до 180ºС (при длительной эксплуатации до 150ºС).

Таблица 5.4 - Выбор материалов контактных уплотнений

Комбинированные уплотнения (рисунки 5.12 - 5.14) представляют собой комбинацию уплотнений различных типов. Их часто применяют в ответственных конструкциях и при особо тяжелых условиях эксплуатации. Отдельные виды комбинированных уплотнений приведены ниже.

Рисунок 5.12 - Z-образное и лабиринтное уплотнения

Рисунок 5.13 - Лабиринтно-щелевое уплотнение и отражательное кольцо

Рисунок 5.14 - Лабиринтно-контактное уплотнение и отражательное кольцо

<<Наверх    Продолжение на следующей странице>>

Встроенные уплотнения подшипников SNR

Уплотнения подшипниковых узлов

Следы качения при повреждении подшипников и их значение

Смазочные материалы SNR Lub