Главная страница филиал ООО «Автофор» в г.Казань

(843) 212-27-57

Смазывание подшипников.

Теория (Для студентов, инженеров, конструкторов)

Смазывание подшипников

           Смазочный материал в подшипниках качения применяют в целях снижения трения скольжения и изнашивания в контакте тел качения с кольцами, сепаратором и сепаратора с направляющими бортиками колец. Он предохраняет тела качения, кольца и сепаратор от непосредственного контакта и коррозии, обеспечивает отвод теплоты.            Смазывание подшипников выполняют с помощью пластичных смазочных материалов и жидких масел. В некоторых случаях используют твердые смазочные материалы.            Выбор вида смазочного материала зависит от условий эксплуатации и главным образом от температуры подшипника, частоты вращения, действующих нагрузок, конструкции подшипника и подшипникового узла. При этом должны быть учтены специальные требования к моменту трения, сроку службы смазочного материала.

           Способность смазочного материала образовывать несущий смазочный слой обусловлена для жидких масел их вязкостью, для пластичных смазочных материалов – консистенцией. Вязкость – мера внутреннего трения, противодействующего сдвигу соседних слоев жидкости под действием внешних сил. Толщина смазочного слоя обусловливает ресурс подшипника. В подшипниках качения обычно реализуется один из основных режимов смазки: граничный, полужидкостной или жидкостной.

           Режим граничной смазки возникает при медленном вращении и малой вязкости масла (подшипники сушильных цилиндров бумагоделательных машин, так как вследствие высокой температуры вязкость масла резко снижается). Режим полужидкостной смазки обычно имеет место в подшипниках редукторов, насосов, вентиляторов и др. Режим жидкостной (гидродинамической) смазки, при котором вследствие действия гидродинамического давления полностью разделены масляным слоем тела качения и кольца, может возникнуть в высокоскоростных подшипниковых опорах шпиндельных узлов металлорежущих станков.            Для смазывания подшипников качения, работающих при обычных условиях, преимущественно применяют пластичные смазочные материалы, которые по сравнению с маслами обладают следующими достоинствами: не требуют сложных уплотнительных устройств, имеют более высокие свойства защиты от коррозии, более экономичны; они лучше задерживаются в подшипниковом узле, особенно при наклонном или вертикальном положении вала, лучше защищают подшипник от протекания влаги и загрязнений из внешней среды. Срок службы пластичного смазочного материала часто превышает срок службы подшипника, поэтому подшипники не нуждаются в повторном смазывании.            Однако применение жидких смазочных материалов позволяет снизить момент трения, увеличить предельную частоту вращения в 1,2-1,5 раза. С их помощью происходит отвод теплоты и удаление продуктов износа. В узлах с упорно-радиальными роликовыми подшипниками предпочтительно применять жидкие смазочные материалы. Для подшипников, работающих в условиях, при которых жидкие и пластичные смазочные материалы неприменимы (например, вакуум, высокие и низкие температуры, агрессивные среды, радиоактивное излучение, оборудование пищевой и текстильной промышленности, оптические системы), используют твердые смазочные материалы. Пластичные смазочные материалы состоят в основном из жидкой основы, загустителя и присадок, улучшающих эксплуатационные характеристики. Загуститель, на долю которого приходится 8-25% всей массы смазочного материала, образует трехмерный решетчатый волоконный каркас, в ячейках которого удерживается масло. Поэтому при небольших нагрузках пластичный смазочный материал ведет себя как твердое тело: не растекается под действием собственной силы тяжести, удерживается на наклонных и вертикальных поверхностях. Природа и свойства загустителя оказывают большое влияние на эксплуатационные свойства смазочного материала.            Для подшипников применяют смазочные материалы на кальциевом, натриевом и литиевом загустителях. В качестве дисперсионной среды применяют минеральные и синтетические масла, а также их смеси.

           Кальциевые пластичные смазочные материалы характеризует хорошая механическая стабильность, влагостойкость, но их рабочая температура – только до 60 °С. Рекомендуют для узлов машин, работающих при высокой влажности: сушильные секции бумагоделательных машин, судовые машины.

Натриевые пластичные смазочные материалы обладают хорошими липкостью и уплотняющими свойствами, впитывают влагу, предотвращая коррозию. Но при обильном поступлении воды вымываются. Могут работать при температуре до 150 °С.

Литиевые пластичные смазочные материалы характеризует хорошая липкость к металлическим поверхностям и отличная температурная устойчивость, они не растворимы в воде – пригодны для смазывания подшипниковых узлов в условиях возможного проникания влаги в подшипниковый узел. Наиболее пригодны для подшипников качения.

Консистенция пластичных смазочных материалов характеризуется показателем пенетрации, величину которой определяют глубиной погружения в течение пяти секунд стандартного конуса в сосуд со смазочным материалом. Чем мягче пластичный смазочный материал, тем больше величина пенетрации (больше глубина погружения конуса) и меньше класс консистенции. Для смазывания подшипников качения рекомендуют пластичные смазочные материалы классов 2 (преимущественно) и 3 по нормам NLGI (пенетрация 265…296, 220…250 соответственно).

Наиболее употребительные пластичные смазочные материалы и их основные эксплуатационные характеристики приведены в табл. 92, 93. Действующая на подшипник нагрузка и химическое старение ограничивают срок службы пластичных смазочных материалов.

При выборе пластичного смазочного материала следует принимать во внимание следующее: соответствие вязкости масла основы диапазону рабочих температур, консистенцию, коррозийную стойкость и прочность масляной пленки. Кинематическая вязкость масла основы пластичного смазочного материала, как правило, находится в диапазоне 15…500 мм2/с при 40 °С. Консистенция применяемых в подшипниках смазочных материалов не должна чрезмерно изменяться ни от изменения температуры в пределах ее рабочего диапазона, ни вследствие контактного взаимодействия смазываемых поверхностей. Известно, что при повышенных температурах смазочный материал интенсивно стареет и окисляется, а продукты окисления оказывают отрицательное действие на смазочный материал. Смазочный материал должен защищать подшипник от коррозии и не вымываться из подшипника при попадании воды. Материалы на натриевой основе эмульгируют в присутствии воды и вымываются из подшипника. Очень устойчивыми к воде и хорошо защищающими от коррозии являются смазочные материалы на литиевой и кальциевой основах. Для повышения прочности масляной пленки в тяжелонагруженных подшипниках применяют пластичные смазочные материалы с антизадирными присадками.

Различают смазывание с постоянным количеством смазочного материала, рассчитанным на весь срок службы подшипника, и с периодическим добавлением и сменой смазочного материала. В первом случае срок службы смазочного материала равен или больше срока службы подшипников или цикла ремонта машин с вмонтированными в них подшипниками. К этому виду смазывания относятся закрытые подшипники, заполненные смазочным материалом при изготовлении. В подшипниках закрытого типа в основном используют смазочные материалы: ЦИАТИМ-201, Литол-24, ЛЗ-31, ОКБ-122-7, ЦИАТИМ-221, ВНИИНП-207. Эти же сорта могут быть рекомендованы для обычных подшипников.

В процессе эксплуатации подшипника запас пластичного смазочного материала при необходимости пополняют или заменяют. При добавлении смазочного материала следует обращать внимание на его совместимость и смешиваемость с находящимся в подшипнике материалом. Если смешиваются смазочные материалы, несовместимые между собой, то свойства такого смешанного смазочного материала могут резко измениться (например, существенно понизится максимальная рабочая температура), что может привести к повреждению подшипника.

Пластичные смазочные материалы, имеющие одинаковый загуститель и подобное же масло основы, обычно могут смешиваться без неблагоприятных последствий. Смазочные материалы на основе кальция и лития обычно растворяются друг в друге, но не в смазочных материалах на основе натрия. Однако смеси совместимых смазочных материалов могут обладать меньшей консистенцией, чем каждый из смазочных материалов в отдельности.

 

 

1. Характеристики пластичных смазочных материалов общего назначения  для подшипников качения

Смазочный материал Динамическая вязкость,  Па-с, при t, °С Предел прочности,  Па, при t, °С Рабочая температура, °С Стандарт или ТУ
-15 0 50 80
Для нормальных температур (гидратированные кальциевые солидолы)
Солидолы синтетические: пресс-солидол С солидол С 250…600 300…1000 ≤100 ≤200 ≥100 ≥200 — — -40…+50 -30…+70 ГОСТ 4366-76
Солидолы жировые: пресс-солидол УС-1 солидол УС-2 150…350 300…600 ≤100 ≤250 ≥100 ≥200 — — -40…+50 -30…+70 ГОСТ 1033-79
Для повышенных температур (литиевые материалы)
ВНИИНП-242 400…1000 ≤500 450…650 ≥100 -40…+110 ГОСТ 20421-75

 

2. Характеристики разных пластичных смазочных материалов для подшипников качения

Смазочный материал Динамическая вязкость,  Па-с, при t, °С Предел прочности,  Па, при t, °С Рабочая температура, °С Стандарт или ТУ
-15 0 50 80
Многоцелевые материалы
Литол-24 800…1500  (при 30 °С) 80…120  (при 20 °С) 400…600 ≥ 150 -40…+130 ГОСТ 21150-87
Фиол-1 230…600  (при -20 °С) 50…100  (при 20 °С) 200…250 ≥100 -40…+120 ТУ 38УССР 201247-80
Фиол-2 400…800  (при -20 °С) 80…120 (при 20 °С) 200…250 ≥ 120 -40…+120    -“-
Фиол-2М 420…800  (при -20 °С) 80…120  (при 20 °С) 300…450 ≥100 -40…+120 ТУ 38 101233-75
Высокотемпературные материалы
Униол-1 1000…2000  (при — 30 °С) 15…30  (при 80 °С) 250…600 150…400 -30…+150 (кратковременно  до 180) ТУ 38УССР 201150-78
ЦИАТИМ-221 ≤800 (при -50 °С) 10…30  (при 80 °С) ≥ 120 100…150 -60…+160 (кратковременно  до 180) ГОСТ 9433-80
ВНИИНП-274 290 (при -50 °С) 30…60  (при 20 °С) 200…350 (при 20°С) ≥110  (при 50 °С) -80…+130 ГОСТ 19337-73
Гироскопические материалы
ВНИИНП-228 3000 (при -50 °С) 15…25  (при 20 °С) 50…150 (при 20°С) 50…150 (при 50°С) -45…+150 ОСТ 38.01438-87
ВНИИНП-260 4000 (при -30 °С) 20…40  (при 20 °С) 110…170 (при 20°С) 50..180 (при 50 °С) -20…+180 ГОСТ 19832-87
Индустриальные материалы
Сиол 200 (при -20 °С) 140÷ 180 -30 ÷ 130 ТУ 38 10152-74
Железнодорожные материалы
Железнодорожный ЛЗ-ЦНИИ для роликовых подшипников 1100 (при -30 °С) 10…20  (при 80 °С) ≥200 200…300 -40…+110 ГОСТ 19791-74
ЖРО ≤2000 (при -30 °С) 60…80  (при 80 °С) ≥300 150…250 -50…+120 ТУ 32 ЦТ 520-77
Специализированные автомобильные материалы
ЛЗ-31 500 (при -15 °С) 75 (при 80 °С) 300…400 250…350 -40…+130 ТУ 38.1011144-88
№158 1000 (при -15 °С) 30 (при 80 °С) > 120 50…100 -30…+100 ТУ 38 101320-77
ВНИИНП-207 ≤1400 (при -30 °С) 55 (при 50 °С) 200…250 70…110 -60…+180 (кратковременно  до 200) ГОСТ 19774-74
ВНИИНП-231 ≤550 (при -40 °С) 10…50  (при 80 °С) 250…400 > 100 -60…+250 (кратковременно  до 300) ОСТ 3801113-76
ВНИИНП-246 ≤500 (при -40 °С) 95 (при 50 °С) 250…500 70…250 -60…+200 (кратковременно  до 250) ГОСТ 18852-73
ПФМС-4С 1000…1500 10…30 (при  80 °С) 100…150 80…150 -30…+300 (кратковременно  до 400) ТУ 02-917-79
Графитол 250…600 (при 0 °С) 35 (при 80 °С) 200…500 200…600 -15…+160 ТУ 38.УССР 201172-77
Силикон ≤550 (при 0 °С) 67,5 (при 80 °С) ≥500 300…500 -40…+160 ТУ 38.УССР 201149-73
Низкотемпературные материалы
ЦИАТИМ-201 2500…3500  (при -60°С) 80…170  (при 0 °С) 250…500 130…250 -60…+90 ГОСТ 6267-74
MC-70 2500…5000 ≤230 100…300 ≤50 -50…+65 ГОСТ 9762-76
Материалы для электромеханических приборов
ОКБ-122-7 ≤1800 (при -30 °С) 190 (при 20 °С) 1000…1500  (при 20°С) ≥150  (при 50°С) -40…+120 ГОСТ 18179-72

Время работы подшипника на одной закладке смазочного материала может изменяться в широком диапазоне.

Периодичность замены смазочного материала, в том случае если его срок службы короче прогнозируемого ресурса подшипника, определяется, в основном, частотой вращения подшипника, его габаритами, конструкцией, рабочей температурой, сортом смазочного материала, пространством вокруг подшипника, окружающей средой, эффективностью уплотнений.

Приближенно период tд, ч, между добавлением смазочного материала можно определить по формуле

tд = 106 K / (n√d) – C,

где n — частота вращения, мин-1; d — диаметр отверстия подшипника, мм;

К, С — коэффициенты, зависящие от конструкции подшипника (табл. 3).

Количество смазочного материала в подшипнике определяется конструкцией подшипника и частотой его вращения. Для медленно вращающихся подшипников (отношение рабочей частоты вращения к предельной n/nпр < 0,2) допустимо полное заполнение смазочным материалом подшипника и свободного пространства корпуса. При более высокой частоте вращения ( n/nпр = 0,2…0,8) с целью предупреждения повышенной рабочей температуры свободное пространство в корпусе должно быть заполнено на 50… 25%, а при n/nпр > 0,8 — не заполнено, заполняется только подшипник.

В узлах, подверженных сильной вибрации, например, автомобильных ступицах и буксах железнодорожных колес, а также в вибрационных машинах пластичным смазочным материалом следует заполнять не более 60 % свободного объема.

 

3. Значения коэффициентов К и С

Тип подшипника К С
 Радиальные шариковые и роликовые особо легких и легких серий диаметров   Радиально-упорные шариковые легких серий диаметров и радиальные шариковые и роликовые средних   серий диаметров   Радиально-упорные шариковые средних серий диаметров, радиальные шариковые и роликовые тяжелых серий диаметров 75 64   53 18
 Двухрядные сферические роликовые и радиально-упорные конические роликовые легкой серии диаметров      Радиально-упорные конические роликовые средней серии диаметров  Двухрядные сферические роликовые средней серии диаметров и радиально-упорные конические роликовые тяжелой серии диаметров  21  19 16 7

 

При прочих равных условиях стойкость смазочного материала в цилиндрических роликоподшипниках в 2 раза ниже, чем в шарикоподшипниках, а в конических и сферических роликовых — в 10 раз ниже.

Рис. 1. Периодичность смазывания tд в зависимости  от частоты вращения n и диаметра d отверстия подшипника:  шкала a: радиальные шарикоподшипники; шкала b: роликоподшипники  с цилиндрическими роликами, игольчатые роликоподшипники;  шкала с: сферические роликоподшипники, конические роликоподшипники,  упорные шарикоподшипники (0,2tд);  перекрестно-роликовые подшипники  с цилиндрическими роликами (0,3tд); упорные роликоподшипники с цилиндрическими роликами, упорные игольчатые роликоподшипники (0,5tд)

Рис. 1. Периодичность смазывания tд в зависимости
от частоты вращения n и диаметра d отверстия подшипника:
шкала a: радиальные шарикоподшипники; шкала b: роликоподшипники
с цилиндрическими роликами, игольчатые роликоподшипники;
шкала с: сферические роликоподшипники, конические роликоподшипники,
упорные шарикоподшипники (0,2tд); перекрестно-роликовые подшипники
с цилиндрическими роликами (0,3tд); упорные роликоподшипники с цилиндрическими роликами, упорные игольчатые роликоподшипники (0,5tд)

Фирма SKF рекомендует периодичность смазывания tд для обычных рабочих условий определять по рис. 1 как функцию частоты вращения n и диаметра d отверстия подшипника определенного типа. Данные рис. 1 справедливы для подшипников на горизонтальных валах в стационарных машинах под действием обычных нагрузок. Они относятся к смазочным материалам хорошего качества на литиевой основе при температуре не выше  70 °С.

Так, для радиального шарикоподшипника с диаметром отверстия d 100 мм, частотой вращения n — 1000 мин-1 при рабочей температуре от 60 до 70 °С по шкале “а” получаем периодичность смазывания 12000 рабочих часов.

Чтобы учесть ускоренное старение смазочного материала при увеличении температуры, рекомендуется периодичность, полученную по рис. 1, уменьшить вдвое на каждые 15 °С увеличения температуры подшипника свыше 70 °С, учитывая, что нельзя превосходить максимальную рабочую температуру для применяемого пластичного смазочного материала. Интервалы могут быть увеличены при температурах ниже 70 °С, но поскольку рабочие температуры уменьшаются, смазочный материал будет разжижаться меньше и при низких температурах увеличение интервалов более чем вдвое не рекомендуется. Не рекомендуется использовать интервалы повторного смазывания свыше 30000 часов. Для подшипников на вертикальных валах интервалы, полученные по рис. 1, следует уменьшить вдвое.

Большие роликоподшипники (d ≥ 3000 мм), как правило, работают под действием высоких удельных нагрузок. При этом необходимое смазывание может быть обеспечено только в том случае, если подшипник смазывать чаще (штриховые линии на рис. 1). В таких случаях рекомендуется непрерывное смазывание.

В работе интервалы   tfдля повторного смазывания при горизонтальном положении вала и нормальных условиях эксплуатации рекомендуют определять в зависимости от относительной нагрузки С/Р (С – динамическая грузоподъемность подшипника, Р – эквивалентная динамическая нагрузка) и величины Abf.

Здесь A = ndm– скоростной фактор, где n– частота вращения, мин-1; dm = 0,5(d + D) – средний диаметр подшипника, мм; bf – коэффициент, зависящий от типа подшипника и условий нагружения.

На рис. 2 приведены зависимости для определения интервалов времени для повторного смазывания tf, которые справедливы при рабочей температуре 70 °С и смазывании подшипника литиевым пластичным смазочным материалом. В табл. 4 даны значения коэффициента bfи предельные значения скоростного фактора А.

С целью предупреждения чрезмерного перемешивания пластичного смазочного материала и повышения температуры подшипникового узла рекомендуют ограничивать скоростной фактор следующими значениями: A<150000 мм/мин – для шариковых и A<75000 мм/мин – для роликовых подшипников.

В случае необходимости работы при очень высоких скоростях, которым для шариковых подшипников соответствует A>700000 мм/мин, для пластичного смазочного материала используют базовое масло малой вязкости.

Рис. 2. Периодичность смазывания tд в зависимости от величины Abf и относительной нагрузки С/Р

Рис. 2. Периодичность смазывания tд в зависимости
от величины Abf и относительной нагрузки С/Р

Свойства пластичных смазочных материалов хорошо удерживаются на смазываемых поверхностях, надежно сохранять смазочный слой и обладать длительной работоспособностью даже при действии высоких нагрузок и инерционных сил обусловливают более простые смазочные системы и уплотнения, а также незначительный расход смазочного материала. Их недостатками являются меньшая стабильность смазочных свойств по сравнению с маслами, значительное сопротивление при низких температурах и выплавление при высоких температурах, потеря жидкой фазы вследствие высыхания и сепарирование (маслоотделение) под действием центробежных сил или интенсивного перемешивания.

 

4. Значение коэффициента bf и предельные значения

скоростного фактора А.

Тип подшипника Коэффи-циент bf Рекомендуемые предельные значения А, мм/мин, при
С/Р≥15 С/Р=8 С/Р=4
Шариковый радиальный однорядный открытого и закрытого типов 1 500 000 400 000 300 000
Шариковый радиально-упорный 1 500 000 400 000 300 000
Радиальный с цилиндрическими роликами:
-немодифицированный контакт 1,5 450 000 300 000 150 000
-модифицированный контакт, без внешней осевой силы или небольшой случайной осевой силы 2 300 000 200 000 100 000
-модифицированный контакт, нагружение постоянно действующей небольшой осевой силой 4 200 000 120 000 60 000
Конический роликоподшипник 2 350 000 300 000 200 000
Сферический роликоподшипник двухрядный при Fa/Fr > e 6 150 000 50 000* 30 000*
С тороидальными роликами (CARB) при наличии сепаратора 2 350 000 200 000 100 000
Упорный шариковый 2 200 000 150 000 100 000
Упорный с цилиндрическими роликами 10 100 000 60 000 30 000
Сферический роликовый упорный 4 200 000 170 000 150 000
*Для высоких частот вращения рекомендуется смазывать жидким маслом.

 

Для постоянного и долговременного смазывания можно использовать, например, автоматический лубрикатор фирмы SKF, который обеспечивает автоматическое смазывание пластичным смазочным материалом. Объем смазочного материала 125 мл. лубрикатор устанавливают на корпусе подшипникового узла с помощью резьбового наконечника. После запуска смазочный материал стабильно поступает в подшипник в течение заданного промежутка времени. Время опорожнения (от 1 до 12 месяцев) устанавливается при запуске. Приводной механизм – газогенераторный элемент (газ водород). Газ, воздействуя на поршень, вытесняет смазочный материал из прозрачного корпуса лубрикатора.

Области применения лубрикатора

-долговременное смазывание насосов и компрессоров;

-приводные цепи в приводах конвейеров, производственного и складского оборудования, требующие постоянного смазывания;

-автомобильный и рельсовый транспорт, постоянно работающий в условиях загрязнений, повышенных влажности и температуры;

-вентиляторы и воздуходувки, работающие круглосуточно на самых разнообразных производствах: пищевых, бумажных, цементных, химических;

-труднодоступные узлы грузоподъемных кранов.

В качестве жидкого смазочного материала для подшипников в большинстве случаев используют очищенные минеральные (нефтяные) масла. Чистые минеральные масла не содержат кислот и вредных примесей, таких, как соединения азота, кислорода и серы, которые уменьшают ресурс подшипников.

Жидкие синтетические масла (диэфирные, полиалкиленгликолевые, фтористо-углеродные, силиконовые) по сравнению с минеральными имеют лучшие показатели по стабильности, вязкости и температуре застывания. Их применяют при крайне высоких или низких температурах и высоких частотах вращения.Силиконовые масла используют при незначительных нагрузках, С/Р > 40. Основным недостатком синтетических смазочных материалов является более низкая стойкость при высоком давлении и более высокая стоимость.

Выбор смазочного масла обусловлен значением вязкости, необходимым для обеспечения эффективного смазывания при рабочей температуре. Вязкость масла зависит от температуры: при повышении температуры вязкость масла уменьшается, при снижении – увеличивается.

Зависимость вязкости масла от температуры характеризуют индексом вязкости (VI). Большее значение индекса вязкости означает меньшую ее зависимость от температуры. Чем шире диапазон рабочей температуры, тем большее значение имеет высокий индекс вязкости используемого масла. Для смазывания подшипников качения следует применять масла с индексом вязкости VI 85 и выше.

В табл. 5 приведена классификация кинематических вязкостей для общепринятой в международной практике температуры 40 °С.

В табл. 6 приведены основные эксплуатационные характеристики масел, применяемых для смазывания подшипников качения.

Для повышения эксплуатационных характеристик масел к ним добавляют различные присадки, наиболее распространенными из которых являются антиокислительные, антикоррозионные, антипенные, антиизносные и антизадирные.

Антиокислительные присадки. При высокой температуре под воздействием кислорода воздуха происходит окисление масла; при этом возникают химические соединения, которые повышают вязкость масла и могут вызвать коррозию.

Антикоррозионные присадки. Различают два вида таких присадок: водорастворимые (нитрат натрия) и маслорастворимые (на базе цинка).

 

5. Классификация кинематических вязкостей согласно ИСО 3448

Класс вязкости Кинематическая вязкость, мм2/с, при 40 °С
средняя 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 9,00 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 90,0 110
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

 

Антипенные присадки. При образовании пены смазочная способность масла уменьшается. При активном пенообразовании наличие пузырьков может привести к уменьшению эффективности смазывания. Антипенные присадки позволяют уменьшить силу поверхностного натяжения масла, что приводит к быстрому разрушению пузырьков, достигших поверхности масла в резервуаре.

Антиизносные присадки. Ограничивают интенсивность изнашивания при разрыве смазочного слоя и появлении непосредственного контакта металлических поверхностей. Они образуют на поверхности контакта пленку, защищающую от изнашивания.

Антизадирные присадки. Наиболее широко применяемые антизадирные присадки (EP) содержат соединения фосфора, хлора и серы. В момент касания под нагрузкой и при относительном скольжении вершин микронеровностей двух металлических поверхностей возникает столь высокая температура, что может произойти микросваривание. Присадки в виду соединений фосфора, хлора и серы в этот момент вступают в химическую реакцию с металлом. Возникающие при этом соединения существенно менее прочны, чем металл, и поэтому легко деформируются, вследствие чего предотвращающая сваривание и задиры сопряженных металлических поверхностей. Масла с такими присадками применяют для смазывания тяжелонагруженных подшипников качения, например, в прокатных станах.

 

6. Основные эксплуатационные характеристики масел для подшипников качения

 

Марка масла Стандарт или ТУ Кинематическая вязкость,  мм2с, при температуре, °С Температура, °С
40 100 вспышки застывания
Индустриальные масла
И-5А ГОСТ    20799

 

 

 

6…8 140 -18
И-8А 9…11 150 -15
  И-12А 13…17 170 -15
  И-20А 29…35 200 -15
  И-З0А 41…51 210 -15
 И-40А 61…75 220 -15
 И-50А 90…110 225 -15
Авиационные масла
МС-14 ГОСТ    21743 14 215 -30
МС-20 20,5 265 -18
МК-22 22 250 -14
Автомобильные масла
M-8-B1 ГОСТ 17479.1

 

 

 

 

8 200 -25
M-8-Г1 8 210 -30
М-63/10Г1 10 210 -30
M-12-Г1 12 220 -25
M-8-Г2 ГОСТ     8581-78  8 200 -25
М-10-Г2 11 205 -15
М-8-Г2К 8 200 -30
М-10-Г2К 11 200 -15
Трансмиссионные масла
ТМ-3-9 ГОСТ 17479.2 110…120* 

 

10 128 -40
ТМ-3-18 15 180 -20
ТМ-5-18 17 200 -25
ТСз-9ГИП ОСТ 88-10-1158-78 9 160 -50
ТМ5-12рк ТУ38.101844-80 12 180 -45
Турбинные масла с присадками
Тп-30 ГОСТ          9972 41,4…50,6 190 -10
Тп-46 61,2…74,8 220 -10
Приборные масла
МВП ГОСТ 1805 6,5…8,0* 125 -60
Легированные масла
ИГП-18 ТУ 38101413 7…9*
ИГП-38 28…31*
Легированные масла с противозадирной присадкой
ИСП-40 ТУ 38101238 34,2…40,5*
 ИСП-110 109,5…118,5*
Синтетические масла
Смазочное 132-08 ГОСТ 18375 47…55при 20°С 

 

 

173 -70
ВНИИНП-50-1-4ф ГОСТ 13076 3,2 204 -60
ИПМ-10  ТУ 38 00180-75 3,0 190 -50
МП 601  ТУ 38 101787-79 14…20 200 -60
ВНИИНП-6  ТУ 38 001168-79 7,5…8 210 -60
• При эталонной температуре 50 °С

При выборе отдают предпочтение маслу, применяемому в сопряженных узлах (подшипники и зубчатые колеса смазывают обычно из общей масляной ванны). Применение масел с большей вязкостью целесообразно при больших нагрузках и малых скоростях.

При выборе масла необходимо учитывать размеры подшипника, действующую на него нагрузку и частоту вращения, а также его рабочую температуру. Рабочей температурой считается температура, которую можно измерить при работе узла на неподвижном кольце подшипника.

 

 

Рис. 3. Номограмма для определения вязкости v1 масла при рабочей температуре по среднему диаметру dm подшипника и частоте n его вращения

Рис. 3. Номограмма для определения вязкости v1 масла при рабочей температуре по среднему диаметру dm подшипника и частоте n его вращения

 

Ресурс подшипников может быть увеличен при смазывании маслом, имеющим при рабочей температуре вязкость, превышающую требуемую. Однако увеличение вязкости масла приводит к увеличению температуры подшипника.

При одинаковых условиях эксплуатации сферические роликоподшипники, конические и сферические упорные роликоподшипники обычно имеют более высокую температуру, радиальные шарикоподшипники и цилиндрические роликоподшипники.

Для средних и крупных шарико- и роликоподшипников (кроме роликовых сферических, упорных и конических) при нормальных атмосферном давлении и температуре, невысоких нагрузках (С/Р > 10) и отношении рабочей частоты вращения к предельной n/nпр <0,67 используют смазочное масло с рабочей кинематической вязкостью менее 12 мм2/с.Для быстроходных и малонагруженных подшипников допустимо применение масел меньшей вязкости. При этом предпочтительно применять масла с присадками, защищающими подшипники от коррозии, а масла от старения.

Масла с противозадирными присадками применяют для смазывания подшипников, работающих при высоких относительных нагрузках (С/Р< 10). При смазывании масляным туманом используемое масло должно обеспечивать хорошее образование тумана и стойкость к окислению.

Эффективность смазывания обусловлена степенью разделения контактирующих поверхностей смазочным слоем. Чтобы необходимый слой был сформирован, смазочный материал должен иметь некоторую минимальную кинематическую вязкость v1 при рабочей температуре. Значение минимально необходимой кинематической вязкости v1 может быть определено по номограмме на рис. 3 в зависимости от среднего диаметра dm подшипника и частоте его вращения n. Эта номограмма соответствует результатам последних исследований в области трибологии подшипников качения.

Если рабочая температура tподшипника известна из опыта эксплуатации или может быть определена каким-либо другим способом, то кинематическую вязкость vпри этой температуре для известного класса вязкости масла можно определить по номограмме на рис. 4. Эта номограмма справедлива для масел с индексом вязкости VI 95. Ресурс подшипников тем выше, чем больше вязкость v при базовой температуре, однако при большей вязкости повышается рабочая температура подшипников.

Режим смазки можно косвенно оценить параметром относительной вязкости: K = v/v1. При значении относительной вязкости K<1 рекомендуется использовать масло с антизадирными присадками (ЕР), а при K<0,4 применение такого масла обязательно. При значении K>1 применение масла с антизадирными присадками может обеспечить повышение надежности работы для средних и больших подшипников.

По номограмме рис. 4 можно также в зависимости от требуемой вязкости v1 при рабочей температуре подшипника определить кинематическую вязкость масла v при базовой температуре 40 °С, т.е. установить необходимый класс вязкости масла.

Пример. Определить класс вязкости масла для смазывания подшипника с диаметром отверстия d = 340 мм и наружным диаметром D = 420 мм, который должен работать при частоте вращения n = 500 мин-1 и рабочей температуре      t = 70 °С.

Решение. Средний диаметр подшипника dm= 0,5 (d+D) = 0,5 (340+420) = 380 мм. По номограмме рис. 3 определяем, что при dm = 380 мм и n = 500 мин-1 минимальная кинематическая вязкость v1 масла, необходимая для эффективного смазывания при рабочей температуре узла, должна быть не ниже 11 мм2/c. По номограмме рис. 4 находим, что при рабочей температуре подшипника 70 °С необходимо масло с вязкостью при стандартной температуре в 40 °С не менее 29 мм2/с. Назначаем масло класса вязкости ISOVG 32 (см. табл. 5), кинематическая вязкость которого   v = 32 мм2/с при температуре 40 °С. Далее по рис. 4 определяем вязкость назначенного масла при рабочей температуре   70 °С — v = 12,5 мм2/си вычисляем параметр относительной вязкости K = v/v1 = 12,5/11 = 1,14

 

Рис. 4. Номограмма для определения первоначальной вязкости v масла,  обеспечивающей требуемую вязкость v1 при рабочей температуре t

Рис. 4. Номограмма для определения первоначальной вязкости v масла, обеспечивающей требуемую вязкость v1 при рабочей температуре t

 

Для большинства подшипников средних габаритов (кроме роликовых сферических, конических и роликовых упорных), работающих при нормальных условиях, рекомендуется применять масла с кинематической вязкостью при рабочей температуре v = 12 мм2с; для роликовых конических и сферических — v = 20 мм2с; для роликовых упорных — v = 30 мм2с. Масла с вязкостью менее 12 мм2с используют для высокоскоростных малогабаритных подшипников, особенно когда требуются небольшие пусковые моменты.

Если частота вращения подшипника не превышает 10 об/мин, то применяют масла более высокой вязкости. Это относится также к тяжелонагруженным подшипникам и подшипникам, работающим при высокой температуре. При значительных потерях на трение скольжения следует применять масла с противозадирными присадками. Для крупных медленно вращающихся подшипников (бессепараторные, конические, сфероконические роликоподшипники) следует применять высоковязкие масла. При Dpwn ≤ 1000 мм об/мин кинематическая вязкость масла должна быть v = 300 … 500 мм2/с (при 50 °С), а при Dpwn = 1000 … 10000 мм об/мин кинематическая вязкость масла должна быть v= 150 … 300 мм2/с. 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. Браковочными признаками служат увеличенное кислотное число (более 5 мг КОН на 1 кг масла), повышенное содержание воды (более 1%) и наличие механических примесей (более 0,5%).

Интервал смены масла зависит от условий работы подшипника, качества масла и мер по его сохранению, а также от его количества. Для подшипников, работающих в масляной ванне при температуре до +50 °С и достаточно защищенных от внешних загрязнений, масло можно заменять один раз в год. При тяжелых условиях работы и температуре +100 °С масло необходимо заменять не реже чем один раз в три месяца.

Способ подачи жидкого смазочного материала зависит от конструкции всего механизма и размещения в нем подшипникового узла, расположения вала с подшипниками (горизонтальное, вертикальное), частоты вращения подшипников, назначения механизма, требований к надежности смазочной системы, доступности мест обслуживания, межремонтного периода и других условий эксплуатации. Наиболее распространенные в подшипниковых узлах системы подачи масла: масляная ванна; с помощью фитилей и разбрызгивания; с помощью винтовых канавок, конических насадок, дозирующих масленок, периодическим впрыскиванием; масляным туманом; воздушно-масляная.

Масло к подшипникам может подаваться без циркуляции его в узле и с циркуляцией (замкнутой или проточной).

Для подшипников, работающих при умеренных частотах вращения и горизонтальном расположении вала, применяют наиболее простые способы смазывания — разбрызгиванием и с помощью масляной ванны. В последнем случае масло заливают в корпус так, чтобы его уровень был на уровне центра нижнего шарика или ролика (при частоте вращения до 3000 мин-1), а при более высокой частоте – несколько ниже. Если при разбрызгивании на подшипник подается слишком много масла от зубчатых передач, можно использовать маслоотражательные устройства. При частоте вращения 10 000 мин-1 и выше применение масляной ванны недопустимо.

Узел с вертикальным расположением вала можно смазывать с помощью конической насадки, расположенной в масляной ванне и подающей масло к подшипнику под действием центробежных сил, а также с помощью выполненных на валу винтовых канавок.

Смазывание с помощью капельных дозирующих масленок применяют для подшипниковых узлов как с горизонтальным, так и с вертикальным расположением вала. Как и при смазывании масляным туманом, этот способ обеспечивает удаление продуктов износа, а отработавшее масло повторно не используют.

В простейших случаях используют фитильное смазывание, обеспечивающее подачу масла в небольших дозированных количествах, причем фитиль выполняет роль надежного фильтра. Чаще фитиль располагают прилегающим к конусной шайбе на валу, распыляющей при своем вращении подсасываемое масло. Фитильное смазывание применяют для подшипников малых и средних размеров. Оно обеспечивает циркуляцию смазочного материала и вымывание продуктов износа, может быть использовано при вертикальном и горизонтальном положениях вала для подшипников, работающих при частотах вращения выше предельной, указанной в каталоге. Недостатками фитильного смазывания являются незначительная подача масла и малый отвод теплоты. Лучшими противоизносными качествами по сравнению с фитилями из ниток обладают фитили из фетра.

При фитильном смазывании кинематическая вязкость масла должна быть не более 55 мм2с.

В случае, когда подшипник работает при высокой частоте вращения и значительных нагрузках, рекомендуют применять циркуляционное смазывание. При этом масло под давлением через форсунки подают в подшипник, затем его очищают, охлаждают и снова подают к подшипнику.

При смазывании впрыскиванием масла в подшипник скорость струи маса должна быть не менее 15 м/с, чтобы масло было способно преодолеть вихревой поток воздуха, создаваемый вращающимся подшипником.

Смазывание масляным туманом, основанное на принципе пульверизации, в настоящее время находит самое широкое применение как для подшипниковых узлов, работающих при высокой частоте вращения (шлифовальные шпиндели и др.), так и для тяжелонагруженных узлов (подшипниковые опоры листопрокатных станов). Масляный туман образуют капельки масла диаметром 1 … 2 мкм, распыленные в воздухе. Преимущество смазывания масляным туманом заключается в минимальном расходе масла при интенсивном воздушном охлаждении подшипника. Кроме того, избыточное давление воздуха внутри подшипникового узла предохраняет опору от попадания в нее загрязнений извне. Так, например, при централизованной масляной системе для индивидуального смазывания шлифовальных шпинделей масляный туман подается со скоростью 5 м/с, а на выходе из форсунки к подшипнику его скорость повышается до 30 м/с.

Масляно-воздушные смазочные системы имеют преимущества по сравнению со смазыванием масляным туманом: более крупные капельки масла лучше налипают на поверхность подшипника и остаются на его рабочих поверхностях, и только незначительная часть масла с воздушным потоком попадает в окружающую среду. В масляно-воздушной смазочной системе масло периодически импульсным насосом подают в установку для образования масляно-воздушной смеси, в которой масло и воздух в дозированном количестве подаются в смесительную камеру и по трубопроводу поступают к соплу, через которое производится впрыскивание в подшипник масляно-воздушной смеси. Применяемое масло должно иметь кинематическую вязкость при нормальных условиях ≈70 мм2/с.

Для подшипников, работающих в условиях вакуума, коррозионных сред и высоких температур, а также при необходимости сохранения чистоты окружающей среды применяют твердые смазочные материалы. Возможно использование этих материалов в виде порошков, тонких покрытий или в виде самосмазывающегося конструкционного материала для изготовления сепараторов. Смазочный материал может быть размещен в специальных камерах и емкостях в самом подшипнике.

Наибольшее распространение в качестве твердых смазочных материалов имеют дисульфид молибдена, дисульфид вольфрама, графит, фторопласт, а также составленные на их основе композиции. Выпускают твердые смазочные материалы в виде порошков, паст, коллоидно-диспергированных или суспензированных в жидкостях и добавляемых в смазочные материалы или непосредственно наносимых на детали подшипников, в виде брикетов, применяемых для изготовления сепараторов. Применяют также металлические покрытия из свинца, серебра, никеля, кобальта, индия, золота.

Недостатками твердых смазочных материалов являются сравнительно высокие энергетические потери и повышенный износ. Одна из основных причин выхода из строя подшипников с твердыми смазочными материалами — разрушение сепаратора, которое наступает вследствие попадания продуктов износа на дорожки качения колец и износа перемычек. Как правило, подшипники с твердыми смазочными материалами имеют значительные ограничения по частотам вращения и нагрузкам.

 

(По материалам книги: О.П. Леликов. Валы и опоры с подшипниками качения. Конструирование и расчет.  М., Машиностроение. 2006)


Fatal error: Call to undefined function wp_related_posts() in /home/o/o1rtiru/1rti.ru/public_html/wp-content/themes/rn/single.php on line 14