Охлаждение подшипников

05.07.2017

Этот вопрос часто задаётся в Сети. Очевидно, проблема нагрева и охлаждения подшипников для специалистов по эксплуатации оборудования очень актуальна. В настоящей статье не хотелось бы повторяться о причинах нагрева подшипников - эти причины были подробно рассмотрены в двух более ранних статьях под одноименным названием «нагрев подшипников». Поэтому предлагаю перейти к способам компенсации последствий перегрева подшипников.

Последствиями перегрева, разумеется, являются повышенный износ и поломка подшипников, а также потеря свойств смазочного материала.

http://galp.com.ua/supload/cms/Products/Bearing/018_Damage/PIC/overheating.jpg

Рис. 1 Цвета побежалости на внутреннем кольце шарикового подшипника

Радикальным решением проблемы охлаждения подшипников выступает организация жидкостной (масляной) системы смазки, которая обладает естественными достоинствами:

  1. смазывание,
  2. охлаждение,
  3. удаление из узла трения продуктов износа,
  4. обеспечение чистоты системы смазки и фильтрация масла.

Для выполнения перечисленных функций конфигурация жидкостной системы смазывания должна включать в себя соответствующие компоненты:

  • резервуар с маслом (масляный бак),
  • масляные насосы (основной, дополнительный и резервный), агрегатированные с соответствующими электродвигателями,
  • система трубопроводов,
  • герметичные корпуса подшипников и система уплотнений,
  • теплообменники для охлаждения масла (если охлаждение масла в маслобаке недостаточно),
  • систему фильтрации масла.

Как видим, жидкостная система смазки представляет собой довольно сложное и дорогостоящее оборудование, выполняющее лишь вспомогательную функцию. Учитывая это, конструктор стремиться всеми техническими средствами и ухищрениями упростить конструкцию оборудования, применив локальную смазку с использованием пластичных смазочных материалов. На этапе проектирования и производства это возможно, но как быть с действующим оборудованием?

Отметим, что оснастить действующее оборудование жидкостной системой смазки очень сложно и недешево. Поэтому, если оборудование смазывается пластичными смазками, то для решения задачи по охлаждению подшипников рассмотрим иные способы, используя достоинства и возможности имеющейся системы.

Впрочем, существует опыт оснащения действующего оборудования жидкостными системами смазки типа «масло-воздух» и их разновидностями, но практический опыт показывает, что эксплуатация таких систем требует высокой культуры производства, которая не всегда достижима. Гораздо рациональнее модернизировать существующую смазку подшипников с использованием пластичных смазочных материалов.

http://www.promshop.biz/img/skfoilair.jpg

Рис. 2 Система смазки масло-воздух

И вот почему.

Прежде всего, локальная смазка подшипников имеет предельно простую конструкцию, состоящую из, собственно, подшипника и смазки. Кстати, уплотнения для пластичных смазок часто применяются номинальные. Это могут быть и простейшие манжетные кольца, и лабиринтные уплотнения, и простая сальниковая набивка, и др. Более надежные и герметичные уплотнения в этом случае не требуются, ведь пластичная смазка за счет тиксотропных свойств сама выступает уплотняющей средой.

Однако вернёмся к проблеме охлаждения подшипников, которые смазываются пластичными смазками. Как быть в случае, когда вся система смазки состоит из смазки?

Предлагаю разделить решение задачи на 2 уровня.

  1. Первый уровень будет заключаться в организации воздушного обдува корпуса подшипника, а также оснащении оборудования центральной системой подачи смазки.
  2. Второй уровень будет подразумевать использование «правильных» подшипников и смазок.

Охлаждение подшипников

Итак, организовать обдув подшипникового узла воздухом с помощью простейшей крыльчатки, установленной на вал, по силам инженерам любого предприятия и даже простым народным умельцам. Подробно писать об этом не буду.

А вот об оснащении оборудования централизованной системой смазки поговорим более подробно.

Во-первых, централизованные системы смазки (ЦСС) в последнее время стали модным трендом. Оборудование для ЦСС предлагают различные производители, причем, «под ключ». Наиболее крупные и авторитетные из них – компании Lincoln и Vogel (SKF). Так что оснастить оборудование центральной смазкой довольно просто и относительно не дорого.

http://tpgargo.ru/files/Image/Industrial-Link-Picture.jpg

Рис. 3 Централизованная система смазки действующего оборудования

Во-вторых, если оборудование оснащено ЦСС с завода-изготовителя, то решение и вовсе упрощается. Предстоит только опытным путем подобрать интенсивность подачи смазочного материала в подшипниковый узел.

Для лучшего охлаждения подачу смазки следует увеличить. Это одновременно создаст дополнительное охлаждение и улучшит условия смазывания за счет более быстрого обновления смазки в узле.

 

http://tisys.ru/files/catalog/files_rub/5363/grafik.jpg

Рис. 4 Принципиальная схема централизованной системы смазки (ЦСС)

Использование «правильных» подшипников

Решение проблемы нагрева подшипников за счет использования их особенностей является мероприятием, призванным предотвратить как нагрев, так и его вредное воздействие. Правильным подбором типа подшипника мы можем заметно уменьшить нагрев.

  • При малых нагрузках и высоких скоростях шариковые подшипники греются меньше, чем роликовые. При высоких нагрузках и малых скоростях всё наоборот и предпочтение следует отдать роликовым подшипникам.

 

  • Использованием высокотемпературных подшипников с увеличенными тепловыми зазорами мы можем существенно снизить их износ при нагреве.

«Правильные» смазки

Под «правильными» смазками в данном контексте я также подразумеваю высокотемпературные смазки, стойкость и смазывающие свойства которых при высоких температурах способны улучшить условия работы подшипника.

Итак, о высокотемпературных смазках.

Если мы не можем существенно снизить нагрев подшипников известными средствами, то нам следует компенсировать влияние повышенных или высоких температур использованием более стойких к температурам смазок.

Если же причина повышенной температуры в подшипниках связана с разогревом его деталей от трения и высоких удельных давлений, то следует начать с применения смазки с более высокими трибологическими свойствами.

Трибологические свойства это смазочные свойства, представляющие собой сочетание противоизносных и противозадирных характеристик смазочного материала.

Примером служит опыт решения проблемы разогрева подшипников пресс-грануляторов в производстве топливных гранул и комбикормовом производстве. Особенностями работы пресс-гранулятора (пеллетного пресса) является малая скорость вращения подшипников катков и высокие удельные давления, обусловленные усилием прессования. Применение смазок на комплексе сульфоната кальция позволило одновременно снизить разогрев подшипников и расширить верхний температурный предел смазки.

Для решения вышеописанной задачи предлагает своё решение известная в России отечественная компания АРГО. Сульфонатно-кальциевая смазка АРГО, позволившая добиться отличных результатов, называется TermoLub S 370 HDS. Вот характеристики этого продукта:

Показатель

Метод

TermoLub S 370 HDS

Загуститель

-

Calcium Sulfonate Complex

Диапазон рабочих температур, ºС

-

-20..+180

Классификация смазок

DIN 51502

KP2R-25

Цвет смазки

Визуально

Коричневый

Класс консистенции NLGI

DIN 51 818

2

Пенетрация 0,1 мм

DIN 51818

265-295

Вязкость базового масла при 40ºС, мм2/с

DIN 51562-1

370

Температура каплепадения,ºС

DIN ISO 2176

>300

Нагрузка сваривания, H

DIN 51350

5240

Критическая нагрузка, Н

DIN 51350

1235

Диаметр пятна износа при 40 кг,

мм не более

DIN 51350

0,6

Диаметр пятна износа при 60 кг,

мм не более

DIN 51350

1,0

О положительном опыте применения АРГО TermoLub S 370 HDS можно более подробно прочитать на страницах моего блога в более ранних статьях о пеллетном и комбикормовом производствах, а также о сульфонатно-кальциевых смазках.

В заключение статьи хотелось бы подвести итог. Снизить нагрев подшипника и компенсировать вредное воздействие высоких температур возможно, но только реализовав комплексный подход в решении этой задачи. Вот аспекты комплексного решения:

  1. Применить соответствующий нагрузочно-скоростным режимам работы узла тип подшипника (шариковый – роликовый),
  2. Использовать высокотемпературные подшипники с увеличенными тепловыми зазорами,
  3. Организовать централизованную смазку подшипниковых узлов и установить оптимальную для охлаждения интенсивность подачи смазки,
  4. Предусмотреть принудительный обдув подшипникового узла посредством вентилятора,
  5. Пересмотреть используемые смазки с точки зрения соответствия вязкостно-нагрузочных свойств реальным режимам работы оборудования, применив более оптимальные.
  6. Применить высокотемпературные смазки, отдав предпочтение смазкам с улучшенными трибологическими свойствами, позволяющими снизить разогрев подшипников при высоких нагрузках.

На этом свой рассказ завершаю и приглашаю принять участие в обсуждении практических вопросов. Напоминаю свой e-mail: pavel.n@tpgargo.ru.

До новых встреч на страницах блога!

Павел Надежный

связаться с нами
подобрать смазку