Смазка подшипников качения: особенности выбора и эксплуатации

В современном мире подшипники качения, представленные многочисленными конструктивными модификациями, все шире оснащают опоры осей и валов различных агрегатов и механизмов. Одновременно с этим увеличиваются и требования к их быстроходности, грузоподъемности, бесшумности и другим потребительским свойствам.

Но широкая номенклатура обуславливает разные условия эксплуатации и необходимость применения унифицированных и специализированных смазочных материалов. Например, подшипники сельскохозяйственных машин выходят из строя в результате загрязнения, а на подвижном составе и газотурбинном оборудовании их отбраковывают из-за точечной коррозии. Следовательно, консистентные смазки и масла являются материалами, которые напрямую влияют на степень функциональности и долговечности данных деталей, этом должны соответствовать конкретным условиям работы и подбираться с учетом эксплуатационных характеристик оборудования.

Особенности смазки подшипников качения

Ключевая функция подшипника как механического узла – обеспечение равномерного осевого вращения. При этом его элементы подвержены значительным динамическим нагрузкам, воздействию внешних температур, конструктивному нагреву в результате трения и негативным факторам окружающей среды.

Соответственно применение эффективных смазочных материалов – основное условие нормального функционирования не только подшипников качения, но и всего оборудования в целом, так как они:

• обеспечивают снижение трения между телами качения, кольцами и сепараторами;
• защищают от коррозийных процессов и загрязнения механическими взвесями;
• герметизируют и снижают уровень вибраций и шума.

Данные вещества также используют, чтобы эффективно отводить тепло и исключить появление задиров, сваривание и износ. При этом они должны обеспечить простоту замены отработанного материала, минимальные потери мощности и снижение затрат на техобслуживание.

Эксплуатационные факторы, влияющие на выбор

Чтобы правильно выбрать жидкую или пластичную смазку для подшипника качения и обеспечить его стабильную и длительную работу, необходимо учитывать:

1. частоту вращения. При этом следует руководствоваться элементарным правилом: чем больше число оборотов, тем меньше должна быть вязкость базового масла;

2. режим работы и нагрузку, оказываемую на корпус подшипника. При разрыве масляной пленки создается прямой контакт «металл-металл», что при простое в доли секунду может вызвать схватывание сопряженных поверхностей и выход узла из строя. Поэтому в большинстве случае, подшипники качения целесообразно обрабатывать пластичной смазкой. Их рекомендуют использовать при высоких нагрузках и малых оборотах, ударных и периодических пиковых нагрузках, переменных скоростях и частых остановах. Жидкие масла также применяются, но их доля составляет приблизительно 20% против 80%, которые приходятся на различные консистентные продукты. Твердые смазки для этих целей используются лишь в очень ограниченном количестве и для особых случаев: вакуум, рентгеновские установки;

3. рабочую температуру. С повышением градусов снижаются вязкостные и антифрикционные свойства смазочных материалов, а перегрев подшипника в результате длительного воздействия температур выше + 90˚С вызывает термический отпуск металла и резкое снижение прочностных и усталостных характеристик. При минусовых температурах, застывая, смазки провоцируют стопорение и появление воздушных зазоров и капсул, а скопившаяся в них влага усугубляет развитие коррозии;

4. условия окружающей среды (повышенная влажность, наличие агрессивных и летучих веществ, мелкодисперсной бумажной, древесной и металлической пыли). Воздействие влаги и реагентов будет провоцировать коррозию, снижение срока службы узла, появление ложного бринеллирования, а затвердевшая от загрязнения абразивными частицами смазка будет через стопорение вращения препятствовать нормальной работе узла.

Выбор основных свойств

Так как смазкой определяется общие эксплуатационные качества подшипников качения, она должна обладать:

• термоокислительной, химической и механической стабильностью;
• стойкостью к выдавливанию, загрязнению и расслоению;
• повышенной адгезией;
• работоспособностью и сопротивлением старению;
• инертностью к воздействию влаги, пара и агрессивных компонентов;

Важнейшим показателем смазки подшипника качения является вязкость – способность вещества сопротивляться механическому сдвигу. Она же выступаете фактором, определяющим грузоподъемность смазочной пленки в подшипнике, пусковые характеристики и интенсивность отвода тепла. Но в первую очередь степень вязкости влияет на упругую деформацию сопряженных поверхностей и зависит от давления и температуры.

Числовой расчет данного параметра, который часто путают с консистенцией смазочных веществ, довольно сложный и учитывает линейный контакт, боковые утечки, сдвиговые напряжения, среднюю скорость, развиваемую телами качения, и другие физические параметры. Для упрощенного подбора можно воспользоваться типовыми рекомендациями производителя.

Для выбора пластичных смазок также руководствуются:

• каналообразованием. Этот параметр дает возможность понять какой текучестью, проникающей и обволакивающей способностью характеризуется продукт;
• типом загустителя. Он может улучшить вязкостные свойства при не жестких условиях эксплуатации, но при высокоскоростных режимах следует особо тщательно подбирать комплекс загустителя и присадок. Материалы, содержащие кальциевые мыла, при смазывании подшипника демонстрируют водонерастворимость и коллоидную стабильность, литиевые – также гидрофобны и устойчивы к воздействию паров и влаги, а натриевые – растворяются и вымываются водой;
• температура каплепадения. Смазка подшипников качения, эксплуатируемых при высоких температурах, априори должна иметь повышенные показатели данного параметра; 
• классом NLGI. Являясь своеобразным квалитетом консистенции, он предполагает классификацию смазочных материалов по 9 категориям от 000 до 6. Чем выше цифровой порядок, тем больше плотность. Для упреждения деструкции смазки, рекомендуется придерживаться баланса: вязкость выше – класс NLGI ниже и наоборот.

Использование жидких масел

Для средних и крупногабаритных роликовых и шариковых подшипников, эксплуатируемых при незначительных скоростях (DNm 10000 и 300000) и температурах от -5 до + 50˚С, можно применять минеральные масла с кинетической вязкостью 12 мм2/с, для конических и упорных роликоподшипников выбирают продукты уже с повышенной вязкостью – 20 и 30 мм2/с соответственно.

Для высоких частот вращения и при малых габаритах потребуется обеспечить значительные пусковые моменты, соответственно, в таких случаях целесообразно использовать масло с вязкостью менее 12 мм2/с.

К сожалению, жидкие материалы вне зависимости от комплекса присадок и условий применения активно окисляются при контакте с воздухом, а образовывающие продукты окисления ухудшают антифрикционные свойства. При повышенных температурах и высоких скоростях данные процессы только усугубляются, что и ограничивает сферу применения жидкого масла и обуславливает его частую замену.

Преимущества пластичных продуктов

Сегодня уже доказано, что при вращении подшипников качения в них реализуется упругогидродинамический режим смазки, а вязкость базового масла определяет вязкостные характеристики мазеподобных веществ. Это объясняет тот факт, что пластичные материалы, несмотря на объемные свойства, практически не влияют на величину сопротивления осевому вращению, к тому же они:

• надежно изолируют узел от негативных факторов внешней среды;
• не требуют сложных уплотнительных устройств;
• минимизируют уровень энергетических потерь;
• снижают риск смазочного «голодания»;
• просты в эксплуатации.

Пластичные материалы, растекаясь по рабочим поверхностям и формируя прочный слой между телом качения и дорожкой, обеспечивают полноценное смазывание и не вытекают из узла. Причем толщина антифрикционной пленки лежит в пределах от 0.2 до 0.8 мкм и даже при длительной работе изменяется лишь незначительно. За счет возможности нанести оптимальное количество смазки в подшипник качения вполне реально обеспечить экономный расход материала и значительно минимизировать конструктивный износ, ведь известно, что ее излишки вызывают перегрев, а недостаток сокращает срок службы.

Таким образом, для непродолжительной осевой нагрузки при низких температурах лучше использовать жидкие масла, а для постоянных, переменных и случайных осевых нагрузок при высокой, умеренной и низкой температуре рекомендуется использование пластичных смазок. Другой вопрос, какими антифрикционными, антизадирными, противокоррозионными и другими потребительскими качествами они будут обладать из-за химической природы базового масла, загустителя и комплекса присадок.

Многоцелевые смазки для подшипников качения

Такие продукты рассчитаны на обширную сферу применения и температурный диапазон до +140˚С и характеризуются унифицированными эксплуатационными качествами. Их изготавливают на основе минеральных масел с добавлением кальциевых, литиевых и натриевых мыл в качестве загустителя. Основной ассортимент таких материалов составляют многофункциональные пластичные смазки, среди которых выделяются «Эрна-МФ» и «Молиол».

Термо- и морозостойкие продукты

Подшипникам, которые эксплуатируются при стабильных высоких и низких температурах и постоянных знакопеременных колебаниях окружающей среды, необходимо подбирать смазочные вещества не только по характеру нагрузки и скоростного режима, но и с увеличенным закладочным интервалом, высокой стойкостью к старению, великолепными антикоррозионными, антифрикционными и противозадирными свойствами.

Компания «Интеравто» предлагает для эксплуатационных температур, достигающих минус 60˚С, эффективную и, главное, способную достойно конкурировать с дорогостоящими импортными аналогами, низкотемпературную смазку «Полюс». Она разработана на основе полиальфаолефинов и имеет уникальный комплекс присадок, что делает ее невероятно работоспособной в диапазоне от -60 до + 150˚С, стойкой к коррозии и универсальной в применении.

Для узлов, эксплуатируемых при высоких температурах, мы предлагаем широкий выбор материалов: «Ассоль», «УДМ», «ИПФ-250» и «Эрна-300». Такой обширный ряд дает возможность подобрать смазочные материалы с учетом специфики производства: пищевая отрасль, асфальтоукладчики, тяжело нагруженные агрегаты, условия вакуума и т.д.

Смазка высоконагруженных и высокооборотных подшипников

Для таких узлов рекомендуется применять материалы на синтетической основе и с улучшенными свойствами влагостойкости, ведь чем больше нагрузка, тем выше вероятность расслоения, проявления коррозийных процессов и возникновение масляного "голода" на металлических поверхностях. Мы рекомендуем обратить внимание на молибденсодержащую смазку «Моли-ДЛ», а также на смазки «Орион» и «СКАТ» производства компании «Интеравто».

Но какую бы вы жидкую или пластичную смазку не использовали для обработки подшипников качения, главное, помнить, что подбор материала следует производить с помощью специалистов и необходимо как можно полнее описать проблему с которой вы столкнулись и оборудование для которого необходимо произвести подбор.