Штайр, Австрия, май 2017 г.Для обеспечения надежной работы подшипников качения правильная смазка является жизненно важным фактором, который на практике слишком часто игнорируется. Основное назначение смазки - разделить металлические поверхности компонентов подшипника тонкой смазочной пленкой для предотвращения износа. В то же время смазочная пленка снижает трение и, следовательно, рассеиваемую мощность, что приводит к снижению энергопотребления всей системы.
Смазка является важным элементом всей подшипниковой системы и требует тщательного рассмотрения. Около 40 процентов всех преждевременных отказов подшипников вызвано проблемами со смазкой. Причины этого разнообразны и начинаются с ошибок, возникающих при установке подшипников, а также с неправильного обслуживания, например, несвоевременной замены смазки. Некоторая проблема может быть прослежена еще на стадии проектирования приложения, при этом слишком мало внимания уделяется узлу подшипника и системе смазки, поскольку тип используемого подшипника обычно влияет на требования к смазке. Другими критериями выбора подходящего смазочного материала являются нагрузка на подшипник, рабочая температура, температура окружающей среды подшипников, диапазон скоростей подшипников и возможное загрязнение подшипников. Помимо технических факторов, необходимо учитывать стоимость как смазочного материала, так и всей системы смазки.
На трех примерах применения ниже показано влияние смазки на работу подшипников.
Цилиндрический роликоподшипник в коробке передач ВОМ.
В рамках теоретического рассмотрения подшипников коробки отбора мощности (ВОМ) смазка была исследована более тщательно. Было обнаружено, что в данных рабочих условиях вязкость смазочного материала была слишком низкой для образования достаточно эффективной смазочной пленки. Логическим следствием этого были бы повышенный износ и сокращение срока службы. Поэтому компания NKE рекомендовала использовать более вязкое, то есть более густое смазочное масло.
На всякий случай было проведено практическое испытание, в ходе которого две идентичные коробки передач были заполнены смазочными маслами для сравнения и проработали в течение 500 часов. При последующем осмотре обесцвечивание и начальные признаки износа были четко видны на функциональных поверхностях прогона подшипника с более жидким маслом (Рисунок 2). Подшипники, работающие с более густым маслом, не показали никаких признаков износа (Рисунок 3).
Опасения заказчика, что более густое масло приведет к увеличению рассеиваемой мощности, оказались необоснованными. Напротив: редуктор с более вязким маслом показал меньшие потери и, следовательно, меньшую рабочую температуру. Это можно объяснить лучшим разделением металлических поверхностей при работе, что более чем компенсирует немного более высокое трение жидкости.
Упорные сферические роликоподшипники в насосе охлаждающей воды ТЭЦ
Во время тестовой эксплуатации большого насоса охлаждающей воды - бетононасоса со спиральной камерой, то есть центробежного насоса с вертикальным валом в литом бетонном корпусе (Рисунок 4) - упорный подшипник на приводной стороне многократно превышал допустимую рабочую температуру, в результате неисправность. При более внимательном рассмотрении было установлено, что виновником является использование неподходящей смазки для этого применения. Речь идет о чистом гидравлическом масле, которое никоим образом не отвечало требованиям подшипников ни по составу, то есть по присадкам, ни по вязкости.
Высокая измеренная рабочая температура была прямым результатом металлического контакта и возникающего в результате трения, особенно между боковыми поверхностями тел качения и направляющими кромками установочных шайб вала (см. Упорный сферический роликовый подшипник на рис. 1). Это привело к необратимым повреждениям функциональных зон подшипников в кратчайшие сроки, что фактически препятствовало надежной долгосрочной эксплуатации. Подшипники пришлось заменить со значительными расходами на месте.
За счет перехода на подходящее вязкое масло, выбранное в соответствии с параметрами применения, и использование упорных сферических роликоподшипников, были достигнуты надежное разделение контактных поверхностей и низкая рабочая температура. Завод работает без сбоев с 2009 года.
Пример 3: Радиальный шарикоподшипник в винтовом насосе
Винтовой насос в этом примере подает топливо - как тяжелое, так и легкое масло - в судовые дизельные двигатели. Чтобы масло было легче перекачивать и впрыскивать в камеру сгорания, его сначала нагревают. Следовательно, винтовые подшипники также подвергаются воздействию высокой температуры жидкого топлива.
Чтобы иметь возможность реализовать простую концепцию подшипника, требуемую заказчиком, то есть радиальный шарикоподшипник со встроенными уплотнениями, был проведен теоретический анализ установки. При температуре подшипника 150 ° C, первоначально оцененной заказчиком, об удовлетворительном решении не могло быть и речи: срок службы смазки, рассчитанный на основе этой рабочей температуры и связанного с ней срока службы подшипника, явно не соответствовал требуемым значениям.
После дальнейших консультаций с клиентом на испытательной установке было проведено измерение температуры для определения реальных условий эксплуатации. В результате максимальная температура подшипника составила «всего» ± 130 ° C. Выбрав консистентную смазку, подходящую для этого диапазона температур, в сотрудничестве с известным производителем смазочных материалов, а также увеличив количество смазки в подшипнике, можно было достичь указанного срока службы.
Вывод
Как видно из приведенных выше примеров, эксплуатационная надежность и долговечность подшипников могут быть значительно улучшены путем правильной оценки и регулировки смазки. Это также помогает снизить первоначальные затраты и избежать затрат, связанных с преждевременным выходом из строя подшипников. Как правило, чем раньше решается проблема смазки, тем проще и экономичнее можно решить или избежать потенциальных проблем.