Нагрев подшипников

По статистике ведущих производителей подшипников 80% всех подшипников смазывается пластичными смазками. В 40% случаев преждевременного выхода из строя подшипников происходят по причине «неправильного» смазывания.

Здравствуйте, уважаемые читатели!

Одна из статей моего блога под названием «нагрев подшипников качения» вызвала большой интерес читателей и я решил продолжить эту тему.

В прошлой статье мы подробно рассмотрели вероятные причины нагрева подшипников качения, а специалистам по эксплуатации оборудования было предложено проанализировать по пунктам, что из предложенного является причиной их проблемы.

Вот что было рассмотрено в качестве причин нагрева.

1. Дефекты монтажа подшипников и валов, выраженные в несоосности вала и отверстия, осевое смещение вала, слишком тугой натяг подшипника на вал, повреждения рабочих поверхностей подшипника при монтаже.
2. Исчерпание смазочным материалом ресурса, его загрязнение пылью из окружающего воздуха, а также продуктами износа и водой.
3. Недостаточное или избыточное количество смазки в подшипнике.
4. Значительная степень износа подшипника.
5. Неправильный подбор смазки или её несоответствие реальным режимам работы подшипника, превышающим номинальные (расчетные).

Сегодня я предлагаю рассмотреть явление нагрева подшипников в ином аспекте.

Изменить что-то в конструкции действующего и приносящего прибыль оборудования сложно. Тем более, когда причина нагрева подшипников есть результат конструкторской ошибки в расчетах или производитель оборудования в погоне за экономией на конструкционных материалах и подшипниках слишком «переусердствовал».

Да, это не секрет, производитель снижая себестоимость своего изделия, перекладывает затраты в виде дорогого технического обслуживания на потребителя. Это мы наблюдаем и по автомобилям, и по промышленному оборудованию. Общая тенденция такова, что делать добротно и надолго стало невыгодно. Всё должно стать одноразовым и дешёвым, а затраты на поддержание техники в исправности - лечь на потребителя.

Смазочные материалы это то не многое, что мы можем выбирать и изменять в процессе эксплуатации нашего оборудования или мобильной техники. В настоящей статье я предлагаю рассуждения о том, как нам компенсировать недоработки производителя техники и повысить ресурс подшипников.

Нагрев подшипника при работе, если конечно он не обусловлен внешними источниками высокой температуры, служит нам сигналом о том, что рабочий режим явно не оптимален. Отбросим также случаи неквалифицированного монтажа, так как если греется, например, ступица колеса грузового автомобиля, то конические подшипники ступицы следует просто отрегулировать. Алгоритм регулировки известен и описан в соответствующей литературе.

Нас интересуют только те случаи превышения температурного режима подшипника, когда мы ничего изменить, кроме смазочного материала, не можем. И лишь «тюнингом» смазок можно оптимизировать работу подшипника.

Недостаточная несущая способность и трибология смазки – причина разогрева подшипника.

Итак, одна из причин нагрева подшипника —  недостаточные несущая способность и трибологические свойства смазки. Из-за низкой трибологии смазки подшипник разогревается, создавая неприемлемый для нормальной работы температурный режим. Под разогревом следует понимать рост температуры в подшипнике вследствие повышенного трения.

Снизить трение можно применив смазку с более высокой вязкостью базового масла и улучшенными трибологическими свойствами. Например, заменить Литол-24 на более «тяжелую» смазку с базовым маслом 150-220 сСт при 40⁰С и соответствующими противоизносно-противозадирными присадками.

В таких случаях хорошо показала себя смазка ARGO Elit 3000 EP2, которая кроме более стабильной масляной пленки на трущихся поверхностях создает противоизносный и противозадирный эффект. В результате разогрев подшипника снижается до вполне приемлемого уровня, снижая, в том числе, тепловую нагрузку на смазку. Это одно из технических решений, которые проверены на практике.

Неправильный подбор смазки по функциональному назначению.

Часто по роду своей работы приходится сталкиваться с принципиально неверным подбором смазок с соответствующими вытекающими из этого проблемами. Например, бытует мнение, что смазка ЦИАТИМ-221 представляет собой некую сверхсмазку на основании того, что она предназначена для применения в авиационных агрегатах и очень дорого стоит. Почему-то так и думают, что если в авиации работает, то в подшипниках скоростных электродвигателей - тем более. А высокая цена – гарантия столь же высокого качества. ...Кстати, о качестве поговорим отдельно, определив термин «качество».

Заблуждение в данном случае кроется в деталях.

Дело в том, что благодаря достаточно низкой эффективной вязкости, ЦИАТИМ-221 действительно подходит для подшипников с очень высоким скоростным фактором Dn. А кремнийорганическая базовая жидкость в основе смазки обеспечивает ей отличные высоко- и низкотемпературные свойства. Но крайне низкие трибологические свойства кремнийорганики совершенно не защищают подшипник от износа даже при относительно небольших механических нагрузках. И этого-то механик часто не знает! Да и литературы об этом особо-то и нет.

Не веря в плохие смазывающие свойства ЦИАТИМ-221, ведь это же авиационная смазка, а, значит, такого быть не может (!), механик начинает подозревать причину неудовлетворительной стойкости подшипников в их низком качестве и ещё в чём угодно, но не в типе смазки.

А на практике подшипники скоростных электродвигателей прекрасно защищают высокотемпературные смазки на комплексно-литиевом загустителе и минеральном масле пониженной вязкости, как, например, смазка Termolit W EP2 также от российской компании ARGO. 

А вот свойства ARGO Termolit W EP2:

Ещё одна вероятная причина нагрева подшипников.

Она обусловлена повышенной химической агрессивностью противозадирных присадок в области высоких температур. Это явление доказано исследованиями инженеров компании SKF, по данным которых при температурах свыше +120⁰С противозадирные присадки непомерно активизируются и вызывают эрозию подшипниковых сталей.

При рабочих температурах, обычно не превышающих +120⁰С, отрицательный эффект от противозадирных присадок был практически не заметен, но с появлением высокотемпературных смазок на комплексных загустителях, допускающих применение при температурах до 150-160⁰С, этот эффект проявился довольно остро.

Эрозия выражается в виде микрорастрескивания рабочих поверхностей подшипника и образовании микрораковин. Эти микродефекты поверхностей со временем увеличиваются до значительных размеров и приводят к ускоренному износу подшипника. Разумеется, этот процесс сопровождается разогревом.

Решение проблемы специалисты видят в отказе от часто необоснованного использования смазок с противозадирными присадками – так называемых смазок ЕР-класса - в пользу продуктов с естественной трибологией. В случаях, когда всё-таки высокие защитные свойства необходимы, передовые производители смазочных материалов рекомендуют смазки на комплексе сульфоната кальция.

Уникальность сульфонатно-кальциевых смазок заключается в высочайших противоизносных и противозадирных свойствах загустителя, который «по совместительству» работает как трибологическая присадка. Благодаря этому явлению, сульфонатно-кальциевые смазки практически не нуждаются в трибологическом легировании, что превращает их в идеальные высокотемпературные смазки.

Использование смазок на комплексе сульфоната кальция это современное техническое решение, когда выдвигаются взаимоисключающие требования, удовлетворить которые традиционными смазками невозможно.

Что мы можем выбрать на отечественном рынке смазочных материалов?

Одной из первых в России производство этих перспективных смазок освоила компания АРГО. Вот краткие технические характеристики смазки АРГО «TermoLub S 460»:

Обратим внимание на температуру каплепадения – она превышает 290ºС! Это рекордный показатель, превышающий температурные возможности подшипников. Максимальная рабочая температура смазки при этом достигает +180..+200ºС. Кратковременно смазки, загущенные комплексом сульфоната кальция, допускают нагрев до 220-260ºС!

Но главное в смазке это всё-таки трибология. Посмотрим на нагрузку сваривания – она приближается к 4000 Ньютонам. Это очень высокий показатель!

Итак, мы вместе с вами рассмотрели причины нагрева подшипников, связанные с неоптимальным режимом работы смазок, а также способы компенсирования вредных эксплуатационных факторов за счет использования смазок с более широким спектром характеристик.

В завершение этой статьи определим понятие и термин «качество» смазок, что бы избежать неверной интерпретации выражений «хорошая» смазка, «плохая» смазка.

Итак, смазка это эксплуатационный материал и обладает он только и только эксплуатационными свойствами! То, что мы интуитивно называем «качество» смазки, представляет собой именно набор их рабочих характеристик и технических возможностей. И ничто другое не является характеристикой смазочного материала. Выражение «хорошая смазка» бессмысленно, так как смазочный материал должен соответствовать условиям эксплуатации узла трения и если он не соответствует, то нужен другой.

Пример с ЦИАТИМ-221 красноречиво демонстрирует превратное представление о том, что такое качество смазки. Смазки не бывают плохими или хорошими, смазки бывают правильными и неправильными. Но и эти выражения имеют смысл только применительно к конкретным условиям эксплуатации.

Подводя итог рассмотрения проблемы нагрева подшипников, отметим, что для оптимизации температурного режима подшипника необходимо подобрать правильную смазку. Правильную именно для данного режима работы подшипника.

До новых встреч!