Общие сведения о подшипниках

• Агрессивные среды.

Для смазки подшипников, подвергающихся агрессивному воздействию воды, пара, кислоты, пыли и т.п. необходимо использовать водостойкие, а также устойчивые к растворителям и кислотам смазки. Они не вымываются и обеспечивают надежную защиту подшипников от коррозии.

• Нагрузки.

Из-за большой нагрузки на шарики подшипника смазка из него выдавливается. В таких условиях незаменимы смазочные  материалы с твердыми наполнителями: графитом, молибденом. Также используются антифрикционные покрытия  («сухая смазка»), в которых в качестве смазочного вещества действуют только твердые частицы графита, молибдена, тефлона. Они создают на неровных поверхностях смазочную пленку, защищающую их от трения. Устойчивость, (прочность) масляной пленки масел повышается с увеличением их вязкости, а для смазок – с увеличением их консистентности. Поэтому чем выше нагрузка, тем большей вязкостью (консистентностью) должны обладать применяемые масла (смазки).

 

1.2 Методы подбора смазочных средств для шарикоподшипников

 

Одним из важнейших условий  работы подшипника является правильная его смазка. Недостаточное количество смазочного материала или неправильно выбранный смазочный материал неизбежно приводит к преждевременному износу подшипника и сокращению срока его службы. Смазка определяет долговечность подшипника не в меньшей мере, чем материал его деталей. 

Поэтому выбор смазочного материала очень важен.

Одним из методов выбора смазочных средств является выбор  по характеристикам, приведенным в  таблице 1.

Таблица 1. Рекомендации по выбору вида смазки и по срокам смены и  добавления смазки для подшипниковых  узлов механизмов различного назначения

Наименование механизма	Характеристика подшипникового узла				Смазка		Период добавления смазки, ч
	D	n	P/C	t	Пластичная	жидкая
Электродвигатели:   Малой и средней  мощности   Большой мощности   Тяговые	2,3 4 3	1 1 2	1 1 1	1 2 3	2 3 2,3	- - -	1000-2000 500-1000 100000-250000 км
Буксы шахтных вагонеток	3	1	1	1	2	-	10000-15000 км
Рольганги	3,4	1	1	2-3	2	-	500-1000
Вентиляторы:   Средней мощности   Большой мощности	3 4	1 1	1 1	1 1	3 -	2 2	1000-1500 3000-40000
Компрессоры	3	2	1	2	2,3	-	500-1000
	3	2	1	3	-	2	3000
Центрифуги	3	2	1	1	3	-	500-1000
Шкивы канатные	4	1	1	1	2	-	2000
Ролики конвейеров	2	1	1	1	3	-	2 года
Дробилки	4	1	2	1	3	-	1000-1500
Мельницы шаровые	4	2	1	2	-	2	5000
Виброгрохоты	3	2	1	2	2,3	-	200-250
Виброкатки	3,4	1	1	3	3	-	100-200
Мешалки	3,4	1	1	4	-	4	3000-4000
Опорные ролики вращающейся  печи	4 4	1 2	2 1	1 1	3 2	- -	1500 1500
Металлорежущие станки	2,4	1,2	1	1	-	1	800-1500
Деревообрабатывающие станки:   Фрезерные    Строгальные   Лесопильные рамы	2 3 3	1 1 1	1 1 2	1 1 2	2,3 2,3 2,3	- - -	150-200 300-500 2000-3000

 

Характеристика подшипникового узла в таблице 1 имеет цифровые индексы  по следующим параметрам:

• по наружному диаметру подшипника D:

 

индекс	1	2	3	4
D, мм	<22	22-62	62-240	>240

 

• по частоте вращения подшипников в минуту n: индекс 1—при n<80%

предельной частоты вращения при пластичной смазке; 2—при n=80÷100% предельной частоты вращения при пластичной смазке; 3—при n, допустимой только при жидкой смазке;

• по величине отношения нагрузки на подшипник Р (Н) к его

динамической грузоподъемности С (Н): индекс 1—при Р/С<0,1D; 2—при P/C<0,15D; 3—при P/C>0,1D; 4—при P/C>0,15D;

• по рабочей температуре:

 

Индекс	1	2	3	4
t, oC	<50	50-80	80-120	>120

 

Характеристика смазки в  таблице 1 имеет следующие цифровые индексы для пластичных смазок: 1—кальциевая, 2—натриевая, 3—литиевая.

Для жидких масел вязкость ν в градусах Энглера имеет следущие цифровые индексы: 1 при t<50 ^oC ν=2÷8; 2 при t=50÷80 ^oC ν=5÷10; 3 при t=80-120 ^oC ν>10; 4 при t=110÷150 ^oC ν≈30.

Пример. Для роликов транспортирующего роликового конвейера при   D=225 мм (3), n=180 мин^-1 (1), Р/С<0,1 (1) и t=70^оС (2) рекомендуется натриевая пластичная смазка, добавляемая через 500-1000 часов.

 

Также существует метод подбора  смазочного материала по следующим  параметрам:

1. Вязкость смазочного материала.

Свойство вещества оказывать сопротивление перемещению его частиц под действием внешних сил. Чем выше вязкость, тем плотнее масляная пленка, тем надежнее “предохраняет она поверхности от изнашивания, но при этом она оказывает большее сопротивление перемещению частиц масла внутри масляного слоя. Существует несколько методов для определения минимальных и оптимальных требований вязкости для подшипников качения, большинство из них учитывают факторы скорости вращения, обычно обозначаемые как DN или NDm. Факторы скорости вращения учитывают скорость вращения несущих элементов и определяются по следующим формулам:

DN = (об/м) * (диаметр отверстия подшипника)

NDm= об/м *(( диаметр отверстия подшипника + наружный диаметр) / 2)

При расчете NDm обычно учитывается не внутренний диаметр, а средний диаметр, так как не все подшипники данного отверстия имеют одинаковый диаметр элемента, и, следовательно, у них различные скорости вращения. Если известна величина скорости вращения и предположительная рабочая температура, минимальное требование по вязкости можно узнать непосредственно из диаграмм, подобных представленной на рис. 2.

 

Рисунок 2. Индекс вязкости масла

 

На рисунке 2 представлен индекс вязкости базового масла. Чтобы определить его более точно, следует обратиться к диаграмме, определяющей вязкость при рабочей температуре, затем определить марку вязкости данного смазочного материала по диаграмме вязкости/температуры.

2. Присадки и тип базового масла

После определения соответствующей  вязкости следует обратить внимание на присадки. Присадка и типы базового масла являются еще одним компонентом смазки, который следует определять тем же путем, что и применение масляной смазки. Например, высокоскоростной подшипник элемента с низкой нагрузкой не требует противозадирных присадок или компонентов для повышения клейкости.

Большинство повышающих эффективность  присадок, содержащихся в смазочных маслах, также используются в составе смазок и должны выбираться в соответствии с требованиями их применения. В таблице 2 показаны некоторые общие требования к присадкам в соответствии с их применением. Состав большинства смазок основан на базовых компонентах минеральных масел Группы I и II по классификации API — Американского института нефти, которые подходят для большинства видов применений. Однако в некоторых случаях лучше употреблять масла на синтетической основе. Такие применения предусматривают высокие или низкие рабочие температуры, широкий температурный диапазон окружающей среды или длительные режимы смазки.

Таблица 2. Применение присадок в смазках подшипников

Присадки	Подшипник сколь-жения	Шарико-подшипники	Упорные подшип-ники	Роликовые подшип-ники	Игольча-тые подшип-ники	Присадки	Подшипник сколь-жения
Антиоксиданты	+	+	+	+	+	Антиоксиданты	+
Антипенная присадка	+	+	+	+	+	Антипенная присадка	+
Противоизносная присадка		+	+	+	+	Противоизносная присадка
Противозадирная присадка			-	-		Противозадирная присадка
Деэмульгаторы	+	+	+	+	-	Деэмульгаторы	+

+ требуется, — зависит  от применения

 

3. Плотность консистентной смазки и тип загустителя

Плотность консистентной  смазки определяется концентрацией  загустителя, типом загустителя  и вязкостью базового масла. Хотя концентрация базового масла влияет на плотность, важно отметить, что смазка может обладать высокой плотностью и низкой вязкостью базового масла и наоборот. Институт NGLI разработал шкалу для измерения плотности консистентной смазки от 0 (полужидкая смазка) до 6 (твердая смазка). Самой распространенной степенью шкалы NGLI является вторая степень, которая рекомендована для большинства применений.

В целях определения оптимальной  плотности или степени NGLI для  данного применения подшипников  используются фактор скорости вращения и рабочая температура. В целях определения оптимальной плотности или степени NGLI для данного применения подшипников используются фактор скорости вращения и рабочая температура. Это может показаться парадоксальным, но высокие факторы скорости вращения требуют повышенной плотности смазки. В таблице 3 представлены общие принципы выбора степени NGLI на основе фактора скорости вращения и рабочей температуры.

 

 

 

 

 

Таблица 2. Общие принципы выбора степени NGLI на основе фактора  скорости вращения и рабочей температуры

Рабочая температура	DN (Фактор скорости вращения)	NLGI No.*	Рабочая температура
От -35 до 37,78°C	0 - 75,000 75,00 - 150,000 150,000 - 300,000	1 2 2	От -35 до 37,78°C
От 0 до 65°C	0 - 75,000 75,00 - 150,000 150,000 - 300,000	2 2 3	От 0 до 65°C

*Также зависит от других  факторов, включая тип подшипника, тип загустителя, вязкости базового  масла, типа базового масла

 

Сейчас применяются многие типы загустителей смазки, каждый из которых обладает своими достоинствами и недостатками. Самыми распространенными из них являются простое литиевое мыло, литий комплексы, полимочевина.

Простое литиевое мыло часто  применяется в дешевых смазках общего назначения и действует достаточно эффективно в большинстве категорий производительности при средних температурах. Комплексные смазки, такие как литиевый комплекс, обеспечивают повышенную эффективность, особенно при высоких рабочих температурах.

Средний верхний температурный  предел при высокой рабочей температуре  может для простой литиевой смазки составлять 120°C, а верхний температурный предел для комплексной литиевой смазки может составлять 180°С. Еще одним типом загустителя, приобретающим все большую популярность, является полимочевина. Как и литиевый комплекс, полимочевина обладает высокой эффективностью при повышенных температурах, а также высокой устойчивостью к окислению и сопротивляемостью пробиванию пигмента. Тип загустителя выбирается на основе эксплуатационных требований, а также совместимости при смене типов продукции.

4. Эксплуатационные свойства

После определения соответствующих  параметров вязкости масла, требований к присадкам и плотности остается еще один критерий — эксплуатационные свойства. Здесь вступают в силу показатели качества смазки. Эксплуатационные свойства смазки включают многие свойства, учитывающиеся для смазочных масел, а также другие параметры, присущие только смазкам. Свойства, присущие только смазкам, включают точку каплепадения, механическую устойчивость, вымывание смазки, характеристики пробивания, прокачиваемость.

Основные эксплуатационные свойства зависят от способа применения. Если эксплуатация производится при постоянной комнатной температуре, такие свойства как каплепадение и верхние температурные пределы не имеют большого значения. Если эксплуатация производится при больших нагрузках и низких скоростях, необходимо учитывать испытания нагрузки. Следует помнить, что смазки, например масла, обладают точным балансом свойств. Продукт может превосходить по качеству в одной категории и никуда не годиться в другой. Поэтому очень важно тщательно оценить значимость свойства для предполагаемого применения и выбрать оптимальный результат.

Иногда при загущении смазочных материалов можно перестараться. С течением времени это может привести к изменению спецификаций смазочных материалов. Следует составлять типовые спецификации, включая эксплуатационные свойства, для каждой смазываемой единицы. При наличии таких типовых технических требований (спецификаций) можно легко выбрать нужный продукт, независимо от марки. Необходимо также периодически пересматривать эти требования, чтобы предотвратить изменения спецификаций.

 

 

 

РАЗДЕЛ 2. ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ МЕТОДИК ПОДБОРА СМАЗОЧНОГО МАТЕРИАЛА

 

Смазка в подшипнике нужна  для того, чтобы предотвратить  контакт металла с металлом между  телами и дорожками качения на кольцах подшипников посредством  создания между ними масляной пленки. Это предотвращает быстрый износ  подшипника. Кроме того, смазка уменьшает  шум подшипника и снижает трение в подшипнике, тем самым улучшая  его характеристики. Дополнительными  функциями смазки можно назвать  защиту от коррозии и отвод тепла  от подшипника.