Оборудование, работающее при высоких скоростях. Какие требуются смазки?

В нескольких статьях этого блога ранее мы подробно рассматривали принципы подбора пластичных смазок по вязкостно-нагрузочным, скоростным и температурным свойствам. Эти статьи породили много вопросов предельно практического характера о том, какую смазку использовать в конкретном случае. И это закономерно, так как потребитель не обязан уметь выполнять расчеты, пользоваться графиками и таблицами. А вот мы – эксперты – обязаны.

Как эксперт в смазочных материалах, я решил осветить вопрос, часто встречающийся в Сети, о том, какие смазки следует использовать в высокоскоростных подшипниках. Для этого вспомним, что наиболее эффективное смазывание пары трения достигается при гидродинамическом режиме трения. Гидродинамическое трение это - внутреннее трение в жидкости, находящейся между трущимися твёрдыми поверхностями. Очевидно, что чем толще и устойчивее слой жидкости, тем меньше трение и изнашивание этих поверхностей. Слой жидкости, сформировавшийся на поверхностях, называется масляной плёнкой, а слой, разделяющий трущиеся поверхности – масляным клином.

От чего же зависит толщина и стойкость масляной пленки и масляного клина? Зависят они от природы и вязкости жидкости. Чем вязче жидкость, тем толще слой на поверхности детали. Банально было бы объяснять, почему для смазывания узлов трения используются масла, но именно масла обладают и столь необходимой для правильного смазывания вязкостью, и наименьшим гидравлическим трением, способным свести к минимуму потери энергии.

Итак, из сказанного логически следует, что чем выше вязкость масла, тем лучше смазывание. Верно – так всё и обстоит. Но как быть с гидравлическим трением, которое создает потери энергии? И не только потери энергии, ведь чем вязче масло, тем интенсивнее разогрев смазочного материала, столь вредный и для него и для подшипника. Вывод следует закономерный: вязкость смазочного масла должна быть минимальной и достаточной для формирования гидродинамического режима трения.

Для определения необходимой вязкости существуют специальные эмпирические формулы, графики и таблицы, составленные инженерами по результатам исследований. Но не будем усложнять вопрос, а воспользуемся готовыми данными, полученными на основе практического опыта и статистики.

Вот таблица для приблизительного подбора смазочного материала для наиболее типичных механических агрегатов и примеры пластичных смазок от российской компании АРГО:

Из таблицы видно как увеличивается вязкость базового масла по мере уменьшения рабочих скоростей. В диапазоне частот вращения от ≥3000 об/мин до ≤100 об/мин вязкость масла от продукта к продукту увеличивается от 25 сСт до 460 сСт. Принцип очевиден – чем выше скорость, тем при меньшей вязкости масла устанавливается гидродинамический режим трения. Чем ниже скорость, тем больше требуется вязкость масла для формирования устойчивой масляной плёнки.

Однако вернёмся к оборудованию, работающему при высоких скоростях.

Итак, скоростные подшипники смазываются маловязкими маслами и смазками на маловязких базовых маслах. Наиболее типичным примером высокоскоростных подшипников являются подшипники шпинделей металлообрабатывающих и деревообрабатывающих станков. Вязкость базового масла для таких скоростных режимов обычно варьирует в диапазоне 12-25 сСт. Компания АРГО для этих применений предлагает минеральную смазку Elit A или синтетическую – ElitSint 25. Обе эти смазки хорошо себя зарекомендовали на практике.

В асинхронных электродвигателях, частота вращения роторов которых находится на уровне 1500 об/мин, вязкость базового масла оптимальна в диапазоне 70-120 сСт. В этих машинах отлично зарекомендовала себя смазка АРГО Termolit 3000.

Не могу удержаться и не рассказать всем о том, какую смазку точно нельзя использовать в скоростных подшипниках наземного оборудования. Почему наземного? Потому, что, окутанный мифами, происходящими от авиационного предназначения, ЦИАТИМ-221 для скоростных электродвигателей не подходит (!) Равно как и для всего наземного оборудования, эксплуатируемого при нормальных температурах.

ЦИАТИМ-221 это специализированная смазка на кремнийорганической жидкости, предназначенная для смазывания авиационных агрегатов и приборов, эксплуатируемых в условиях очень низких температур – много ниже минус 60⁰С, а также при очень высоких скоростях вращения (до 10000 об/мин.). Отличительной особенностью всех силиконовых смазок является абсолютная инертность по отношению к резинотехническим изделиям. Как все силиконовые смазочные материалы, 221-й не предназначен для пар трения металл-металл и поэтому для традиционных подшипников не подходит. Область применения ЦИАТИМ-221 это малонагруженные узлы и пары трения металл-пластик, пластик-пластик, металл-резина, а также подшипники (сталь-сталь), работающие при скоростях до 10000 об/мин. При таких скоростях обычно смазочные свойства не требуются, а требуется минимальная эффективная вязкость, при которой смазка лишь создаёт гидродинамический клин.

Если же всё-таки необходима смазка для высокоскоростных подшипников, работающих при низких температурах, то идеальным решением будет смазка АРГО ElitSint 25. Прекрасные низкотемпературные свойства, допускающие использование смазки до минус 60⁰С, сочетаются с трибологическими свойствами, надежно защищающими стальные подшипники.

Смазки из статьи:

До новых встреч!

Павел Надежный