Качественная смазка для подшипников. Правила выбора смазки для высокоскоростных подшипников

Типы подшипников качения и порядок функционирования

Подшипники, которые относятся к типу качения, способствуют вращению узлов оборудования и уменьшению силы трения. Чаще всего эта деталь применяется для поддержания движения осей и валов. Функционирование основано на принципе трения качения. Конструкция детали такова: между внешним и внутренним кольцами заключены тела качения, разделенные сепаратором, служащим для минимизации износа и силы трения. По принципу воспринимаемой нагрузки подшипники снабжаются теламиразных подвидов: шариками или роликами. Роликоподшипники используются чаще при максимальных нагрузках, а шариковые подшипники — в узлах механизма, на который воздействует вращение высокой частоты.

Основные функции смазки для подшипников качения

Главная роль смазки в функционировании подшипника — предотвращение соприкосновения шариков и роликов с дорожкой катания, выполненной из металла. Именно при смазывании уменьшается трение скольжения, деталь становится менее подверженной износу и поломке.

Правильно подобранная смазка минимизирует возможность деформации детали, повышает надежность в эксплуатации, продлевает срок службы всего узла. Используется масло или консистентная смазка с присадками. Различные варианты смазочного материала выполняют следующие задачи: снижение температуры работы, защита от возникновения коррозии, попадания грязи, снижение уровня вибрации, шума.

Принципы подбора консистентного или масляного вида смазки

В большинстве случаев (до 90%) сегодня применяется именно густая (консистентная) смазка. Несомненными плюсами можно считать такие характеристики:

• обеспечение уплотнения;
• невысокие конструктивные расходы;
• шумопонижающие свойства;
• большой срок годности.

Правильно выбранную консистентную смазку возможно использовать в подшипниках любой конструкции с большим диапазоном вращательных скоростей и типами нагрузок. Исключение составляют аксиальные роликоподшипники самоустанавливающиеся.

Состав и характеристика консистентной смазки

В состав входит:

• основное масло — минеральное или синтетическое;
• сгуститель — бентонит, силикагель, металлические мыла, поликарбамид;
• присадки — усилители адгезии, ингибиторы окисления, коррозии, твердые материалы, присадки, предназначенные для защиты от естественного износа, повышения качества ЕР, предотвращения трения.

Консистентные виды смазки оптимальны для заполнения подшипников качения: благодаря своему составу они остаются в месте нанесения, уплотняют их, защищают от негативных наружных воздействий температуры, влаги и попадания механических частиц.

Техническая характеристика смазки — восприятие нагрузки, защита от «старения», коррозии, адгезионная способность, устойчивость к деформации — определяется ее составом (основным маслом-наполнителем и сгустителем), а также типами присадок.

Критерии выбора консистентных смазок

При подборе стоит ориентироваться на конструкцию собственно подшипника, тип разделителя-сепаратора, материала его изготовления, а также технические характеристики функционирования детали: частота вращения, термическое воздействие, попадание пыли, воды, использование в неблагоприятной среде, уровень давления. Консистентные материалы имеют отличительные технические параметры:

1. Класс NLGI. Консистенция выступает мерой твердости во всех смазках для подшипников. По этому показателю (NLGI) они делятся на типы: от очень мягких класса 000 до очень твердых (6-й класс). В подшипниках качения оптимальны к использованию смазки классов от 1 до 4 по показателю NLGI.
2. Температура каплепадения (в °C). Этот показатель определяется температурой, при которой консистентная смазка сжижается. Температура эта, как правило, превышает рабочую в несколько раз. Последняя определяется двумя показателями: теплом, выделяемым при работе детали, температурой воздуха окружающей среды.
3. Показатели качества смазки, определенные на четырехшариковой машине. Эта машина представляет собой устройство, предназначенное для исследования различных типов веществ для смазывания, используемых при различных степенях контактных напряжений. Конструкция аппарата представляет собой вращающийся шарик, который скользит по трем шарикам, расположенным статично. В случае проведения испытаний на предельно допустимые нагрузки смазочного материала на крутящийся шарик воздействует испытательная нагрузка, ступенчато повышающаяся. Процедура проводится до тех пор, пока тепло, выделяемое в процессе работы, не «сварит» систему четырех шариков.
4. Коэффициент количества оборотов — показатель DN. Эта величина показывает, какая предельная окружная скорость может применяться в подшипнике качения при использовании консистентной смазки. Показатель рассчитывается по трем параметрам: средний диаметр детали в миллиметрах, скорость вращения детали, коэффициент, который служит для учета доли силы трения скольжения в конкретной конструкции подшипника.

Значение SKF-Emcor. Этот показатель применяется для определения антикоррозийных свойств консистентной смазки. В процессе исследования добавляют воду, а самоустанавливающийся шарикоподшипник рассматривается на предмет наличия коррозии при указанной продолжительность эксплуатации, определенных временных периодах простоя (по показателю DIN 51802), частоте вращения. Обследование проводится визуально: если на испытуемых кольцах не обнаружено признаков коррозии, степень ее равна нулю. Максимальное покрытие коррозией — степень 5.

Важность смазки подшипников качения

Непременной предпосылкой для эффективной работы, длительной эксплуатации и надежности подшипника считается его регулярная смазка. Здесь необходимо соблюдать определенные требования производителя детали. Подшипник заполняется так, чтобы материал покрыл все рабочие поверхности: дорожки качения, шарики или ролики, сепаратор. Полностью заполняется корпус медленновращающихся подшипников, показатель DN в которых не превышает значения 50000. В быстровращающихся деталях с показателем DN более 400000 заполняется четверть пространства полости детали. В остальных случаях рекомендовано заполнять свободное пространство в подшипнике на треть объема.

Оптимальная эксплуатационная надежность достигается только тогда, когда время добавления смазочных материалов не превышено. При впрыскивании смазки обязательно следить за тем, чтобы предельный срок годности был меньшим, чем допустимый срок эксплуатации детали. В работе используется специальный шприц или автоматическая система.При определенной конструкции узла добавлять смазочный материал желательно во время работы механизма.

Количество вещества при первом заполнении должно находиться в пределах 50-80% от свободного объема полости детали. Если же вывести старую смазку возможности нет, то новый материал подается в деталь ограниченно. Во избежание переизбытка вещества в полости подшипника, когда замена производится с длительными интервалами, необходимо полностью менять консистентную смазку.

Если необходимо перевести подшипник на другой вид смазочного материала, проводят полную очистку внутренней полости. Также нужно проверить возможность смешивания и совместимость материалов.

Оборудование, работающее со сверхвысокими оборотами, позволяет решать важные технологические задачи. При обработке металлов, дерева, пластмасс высокие скорости резания позволяют значительно повысить чистоту обработки материала и общую производительность. Высокие обороты также ключевое условие работоспособности компрессоров, вентиляторов, насосов, турбин.

Технология сепарации и разделения в значительной мере основана на, использующих сверхвысокие обороты центрифугах. Требует повышенных оборотов рабочего органа и ультратонкое измельчение. Для многих видов современного оборудования необходимо применять высокооборотистые подшипники.

Подшипники качения для высоких оборотов

К факторам, ограничивающим рабочие обороты подшипников качения, относятся:

• перегрев в процессе эксплуатации;
• превышение допускаемых напряжений контактных, вследствие роста центробежной нагрузки.

Соответственно различают номинальные обороты из условия соблюдения допустимого температурного режима. Параметр номинальных оборотов, прежде всего, применим для оборудования, работающего в установившемся режиме. В значительной мере он зависит от типа и особенностей применяемой смазки. В каталогах основных производителей подшипников отдельно выделяют допустимые обороты при масляной и консистентной смазках. Примером служит страница из каталога Koyo.

Из условия отсутствия деформаций принимают предельные обороты особенно актуальные для работы оборудования в старт-стопном режиме с частыми изменениями нагрузки. Предельные обороты обычно больше допустимых номинальных. Однако для шарикоподшипников самоустанавливающихся большими являются номинальные допустимые обороты. Конкретный выбор подшипника проводят исходя из наименьшего значения обоих параметров.

Среди факторов, определяющих скоростные показатели подшипника :

• форма тел качения с большей быстроходностью у шарикоподшипников;
• геометрические размеры, дающие преимущество маленьким подшипникам в силу снижения центробежных нагрузок и линейных скоростей шариков;
• наличие сепаратора, особенно, полиамидного;
• использование керамики с малым весом и высокой твердостью;
• конструкция, где открытые подшипники выигрывают в скорости у закрытых моделей;
• подшипники с наличием внутреннего зазора имеют лучшие скоростные показатели, чем при предварительном натяге;
• точность и чистота обработки, дающая преимущество в скорости прецизионным модификациям;
• тип смазки, где пластичная смазка уступает масляной по допускаемым оборотам подшипника.

В силу зависимости скоростных характеристик от геометрических размеров для оценки уровня конструкции вводят скоростной коэффициент dmn, определяемый произведением номинальной скорости на средний диаметр подшипника.

Высокооборотистые подшипники – особенности конструкции

Геометрия опоры определяется конструкцией узла машины. Поэтому, создавая высокооборотистые подшипники, используют следующие методы:

• применение для колец и материалов с повышенной твердостью и прочностью, например, керамики, высоколегированных закаленных сталей;
• уменьшение размеров шариков;
• повышение точности обработки и чистоты контактных поверхностей;
• использование полимерных сепараторов, например, полиамидных;
• улучшение условий смазки.

Немецкая компания выпускает высокоскоростные особо точные шпиндельные подшипники серии HSS719… со стальными уменьшенными шариками.

Поставляются также высокооборотные шпиндельные подшипники серии HCS719…, оснащенные керамическими шариками.

Высокоскоростное оборудование – важное направление развития современной техники.

Это радиально-упорные неразборные шарикоподшипники с массивными высокопрочными кольцами. Вариант с керамическими шариками допускает большую предельную скорость, но имеет меньшую грузоподъемность, чем исполнение со стальными шариками. Модельный ряд подшипников включает типоразмеры с внутренними диаметрами от 10 до 130 мм. Используются массивные текстолитовые оконные сепараторы. Допустимый температурный режим -30…+100 градусов.

Высокоскоростные подшипники производства SKF гибридного типа оснащаются особо твердыми легкими шариками из нитрида кремния, содержащими в фазированной решетке матрицу из вытянутых волокон нитрида бета-кремния, и сепараторы из полимера PEEK.

Радиально-упорные шарикоподшипники модельных рядов 70…Е и 719…Е снабжены большим числом высокопрочных шариков уменьшенного диаметра и работают на высоких оборотах. Их используют для станочных шпинделей.

Высокооборотные подшипники В типа предназначены для небольших нагрузок.

К их конструктивным особенностям относятся усиленные высокие кольца и большое количество уменьшенных шариков. Жесткость колец в сочетании со сниженной центробежной нагрузкой от легких небольших шариков позволяет гарантировать работоспособность в условиях высоких скоростей. Они широко используются в станкостроении.

Радиально-упорные улучшенные шарикоподшипники серий S719…B и S70…B допускают повышенные скорости, оснащены центрируемым по внешнему кольцу сепаратором и уменьшенными керамическими шариками. Выпускаются в двух вариантах с уплотнениями и открытые. Степень точности подшипников P4A.

Для обеспечения высокой жесткости шпинделя SKF выпускает скоростные роликоподшипники с цилиндрическими роликами серии N10 для диаметров валов 40… 80 мм. Для высоких оборотов используется гибридный вариант с керамическими роликами. Роликоподшипники серии N10 отличаются улучшенным сепаратором, оптимизированной геометрией. Разборная конструкция облегчает монтаж. Особые самоцентрирующиеся сепараторы оконного типа выполнены из PEEK пластика с углеродным армированием.

Компания SKF использует в гибридных высокоскоростных подшипниках особо твердую керамику из нитрида кремния, формируемую при давлении двести МПа и спекаемую при температуре 1800 градусов.

Компания NTN-SNR возникла в результате слияния двух известных производителей подшипников из Японии и Франции. Об уровне компании говорит использование ее подшипников в турбореактивных двигателях Боингов и Аэробусов, ракетах Ариан 5, вертолетных трансмиссиях. Для работы на скоростях больших 100000 об/мин компанией предлагается модельный ряд особо точных радиально-упорных высокооборотистых подшипников MacheLine.

Модельный ряд MacheLine включает пять разновидностей:

Помимо стали XD15N для подшипников используется высококлассная сталь 52100, прошедшая вакуумную дегазацию, препятствующую усталостному разрушению. При изготовлении точность размеров, формы отвечает высокому классу ISO 4S. Обеспечивается также точность вращения ISO 2S. Сепараторы центрируются по внешнему кольцу и изготавливаются из текстолита с рабочей температурой до ста градусов, полимера PEEK работоспособного до 120 градусов и по предварительному заказу из бронзы, выдерживающей до двухсот градусов. Для увеличения быстроходности в подшипниках:

• применяется предварительный натяг, предотвращающий гироскопический момент;
• используются облегченные уменьшенные шарики из особо твердых материалов, включая керамику;
• сепараторы выставляются по внешнему кольцу;
• для колец применяются высококлассные стали особой прочности;
• используются пластические особенные смазки с уменьшенной вязкостью основного масла.

Высокооборотные подшипники типа High Speed выпускаются:

• по сериям 7000 и 71900;
• со скоростным фактором n*Dm=2200000.

Высокоскоростные подшипники типа Sealed выпускаются:

• с углами контакта 17, 25 градусов;
• с отверстиями диаметрами 10…130 мм;
• по сериям 7200, 7000, 71900;
• со скоростным фактором n*Dm=1500000 для стальных шариков и 2000000 для керамических.

Высокооборотистые подшипники типа Hybrid выпускаются:

• с углами контакта 15, 17, 25 градусов;
• с отверстиями диаметрами 10…130 мм;
• по сериям 7200, 7000, 71900;
• со скоростным фактором n*Dm=2800000.

Параметры быстроходных подшипников типа HNC оговариваются при их специальном заказе, а их скоростной фактор n*Dm=3000000.

Такие подшипники используются в станках, например, шлифовальных, компрессорах, насосах, аэрокосмической технике, особо точном инструменте.

Скоростные малошумные шарикоподшипники радиальные Topline HVZZ с защитными шайбами из металла оснащены полиамидным сепаратором. Высокоточная обработка выполняется по классу ISO 6. Для контактных поверхностей производится суперфиниширование. Особая смазка позволяет работать с большими скоростями и снижает шум. Основные показатели подшипников типа Topline HVZZ:

• внутренние диаметры 10…55 мм;
• допустимые обороты до 38000 1/мин;
• скоростной фактор n*Dm=780000;
• серии 6200, 6000, 6300;
• температурный режим -40…+80 градусов.

Они используются для пищевого, текстильного оборудования, деревообрабатывающих станков, судовых электродвигателей, генераторов.

Компания NTN-SNR выпустила также пластичную особую смазку SNR Lub GV + для подшипников, работающих на оборотах порядка 100000 1/мин при температурах от -50 до 120 градусов. Водостойкая смазка основана на углеводородном маловязком синтетическом масле с загустителем из литиевого мыла. Такая смазка предназначена для небольших нагрузок, относится ко второму классу вязкости согласно NLGI. Особым преимуществом является уменьшенный пусковой момент при крайне низких температурах.

Японская компания NSK выпускает ультраскоростные подшипники серии Robust работающие в масляном тумане или при масляной смазке со скоростным фактором n*Dm=3000000. Высокие скоростные показатели достигаются применением для колец упрочненной стали SNX, керамических уменьшенных шариков, улучшенным контактом шариков, сепаратором из усиленного стекловолокном полимера PEEK. Для улучшения условий работы подшипников разработана распылительная система для воздушно-масляной интенсивной смазки Spinshot ™ II.

Высокоскоростные подшипники Koyo Япония гибридного типа оснащены полиамидным сепаратором, керамическими шариками, кольцами из высокопрочной стали. Они рассчитаны на температуры -30…120 градусов. Размерный ряд внутренних диаметров 4…40 миллиметров. Обозначение серии 3NC…ZZ FG.

Высокооборотистые подшипники позволяют увеличить технологические возможности оборудования. Они все более широко применяются в технике и выпускаются основными производителями подшипников. Для обеспечения работоспособности и долговечности таких подшипников особенно важно обеспечить качественную смазку.

Правила выбора смазки для высокоскоростных подшипников

Перегревание, избыточное трение и преждевременный выход из строя подшипников – вот основные последствия неправильного выбора смазки для высокоскоростных подшипников. Именно поэтому к выбору смазочных материалов стоит подходить со знанием дела. Эта тема особо актуальна для промышленных предприятий, где нагрузка подшипников при высоких скоростях превышает частоту вращения стандартного оборудования. В этой статье мы постараемся разобраться, какую смазку лучше выбирать для высокоскоростных подшипников, чтобы продлить срок службы.

Как узнать, какая смазка подходит для подшипника

На большинстве заводов используют такие механизмы, как вентиляторы, насосы с прямым приводом от двигателя, смесители, мешалки и воздуходувки. И работают они, как правило, при практически одинаковой частоте вращения около 2000 оборотов в минуту. Использование универсальной пластичной смазки, которая имеет слишком густую консистенцию, приводит к скорейшему выходу из строя высокоскоростного подшипника. Увеличить срок службы можно лишь правильным способом выбора смазки. Для этого необходимо отталкиваться от скоростного фактора подшипника.

Жидкость	Кинематическая вязкость базового масла при 40°С, сСт	Скоростной фактор (NDM)
Промышленная смазка Скорость – низкая, давление – высокое	от 1000 до 1500	50000
Смазка для промышленных подшипников Скорость – средняя, давление – высокое	от 400 до 500	200000
Универсальная смазка EP, NLGI #2	от 100 до 220	600000
Смазка длительного действия Скорость – высокая, температура – высокая	более 70	600000
Смазка длительного действия скорость – высокая	от 15 до 32	менее 1000000

Как определить скоростной фактор

Скоростной фактор – это соотношение скорости вращения и размера подшипника. Вычисление скоростного фактора позволяет выделить свойства смазочных материалов, от которых и следует отталкиваться при выборе смазки.

Существует две формулы для расчета скоростного фактора:

значение внутреннего диаметра подшипника × значение скорости, при которой происходит вращение подшипника = скоростной фактор DN

Второй вариант:

диаметр начальной окружности подшипника × частота вращения подшипника = скоростной фактор NDm

Помимо определения скоростного фактора необходимо учитывать вязкость масла и класс по NLGI (Национальный институт пластичных смазок).

Для чего нужно знать вязкость смазки

Вязкость является важным физическим свойством смазки и должна отвечать требованиям подшипника. Базовое масло, как правило, имеет вязкость равную 220 сантистоксам. Такая смазка подходит для оборудования, работающего при средней частоте вращения и средних нагрузках. В случае, если частота вращения имеет показатель выше среднего, тогда вязкость масла должна быть меньше. Чрезмерная вязкость смазки приводит к повышенному трению подшипников, и как следствие происходит перегрев и повышенное потребление энергии. Вязкость смазочного материала становится меньше при высокой температуре подшипника в работе, что, в свою очередь, приводит увеличению расхода смазки и требует частого нанесения смазки.

Диапазон рабочих температур	Скоростной фактор DN	Класс по NGLI*
34,4°С … +37,7°С (-30°F … +100°F)	от 0 до 75 000	1
	от 75 000 до 150 000	2
	от 150 000 до 300 000	2
17,7°С … +65,5°С (0°F … +150°F)	от 0 до 75 000	2
	от 75 000 до 150 000	2
	от 150 000 до 300 000	3
37,7°С … +135°С (+100°F … +275°F)	от 0 до 75 000	2
	от 75 000 до 150 000	3
	от 150 000 до 300 000	3

* Стоит брать во внимание другие факторы: тип подшипника, базового масла, загустителя и вязкость.

Сегодня на рынке смазочных материалов представлен широкий ассортимент смазок. И, как уверяют производители, некоторые виды смазок могут работать при скоростном факторе до 2 000 000. Но стоит учесть, что смазочные материалы имеют разные характеристики, и не всегда одна и та же смазка может быть эффективна при разных скоростях. При скоростном факторе до 500 000 можно использовать обычные пластичные смазки. В случае, если скоростной фактор выше 500 000, рекомендуется использовать высокоскоростную смазку.

Для чего нужно знать каналообразование

Каналообразование – указывает текучесть пластичной смазки и способность ее заполнять пустоты на поверхности.
Все смазки делятся на два типа: обволакивающий и необволакивающий. Разница заключается в том, что смазки обволакивающего типа не пенятся и не способствуют увеличению температуры, в отличии от смазок необволакивающего типа, которые могут привести к перегреву.

Обращаем внимание на тип загустителя

Загуститель в смазке выступает в роли губки, при помощи которой удерживается масло. Загустители также делятся на несколько видов (с короткими и длинными волокнами) и оказывают влияние на свойства смазки. При сравнении видов загустителей, рекомендуем отдать предпочтение загустителям с короткими волокнами и загустителям, которые имеют в составе литий, кальций, полиуретан и кремний. Смазки с такими загустителями лучше, легче перекачиваются, не вспениваются и не приводят к изменению консистенции.

Разбираемся, для чего знать класс по NLGI

NLGI National Lubricating Grease Institute (Национальный институт пластичных смазок) указывает на консистенцию смазки, чем выше класс – тем гуще смазка. Так NLGI 000 – это жидкая смазка, а самая густая – NLGI 6. И чем выше класс загустителя – тем меньше вязкость базового масла.
Подходящий класс смазки можно вычислить, если вы имеете данные скоростного фактора и температуру работы подшипника.

Температура каплепадения смазки – еще один важный фактор

Температура каплепадения влияет на работу смазки при повышенных температурах. В то же время высокая температура каплепадения не свидетельствует о том, что базовое масло может использоваться при повышенной температуре. Для подшипников, работающих при высоких температурах, следует отдавать предпочтение смазкам с высокой температурой каплепадения. Температура каплепадения и рабочая температура подшипника не должны быть приравнены, между этими данными необходимо оставить значительный запас – это позволит предотвратить возможность неисправности подшипников.

При замене типа смазки необходимо почистить оборудование от старой смазки, так вы сведете к минимуму вероятность несовместимости смазок.

Не забывайте об основных правилах при выборе смазки, и тогда высокоскоростное оборудование прослужит дольше.

Просмотров: 2368