nadmierna szybkość obrotów

4. S MAROWANIE
ŁOŻYSK
Właściwe smarowanie łożysk ma bezpośredni wpływ na trwałość łożysk. Smar tworzy nośną warstewkę smarową
pomiędzy elementem tocznym a pierścieniem łożyska która zapobiega bezpośredniemu stykaniu się części metalowych. Smaruje on powierzchnie, na których powstaje tarcie, ma efekt schładzający, chroni łożysko przed korozją
i w wielu przypadkach uszczelnia wnętrze łożyska.
W większości przypadków (około 90%) łożyska smarowane są za pomocą smarów plastycznych lub olejów, w
wyjątkowych przypadkach innymi środkami smarowymi. Przy wyborze rodzaju smaru i metody smarowania należy
brać pod uwagę warunki pracy, właściwości smaru, konstrukcję układu i ekonomikę eksploatacji.
4.1 SMAROWANIE SMARAMI PLASTYCZNYMI
Smarowanie smarami plastycznymi jest w praktyce chętniej stosowane od smarowania olejem ze względu na
prostotę układów, właściwości uszczelniające i prostotę konserwacji.
Dla zapewnienia niezawodnej pracy łożyska podczas pierwszego montażu wypełnia się smarem 1/3 do 1/2 jego
wolnej objętości. Większa ilość smaru źle wpływa na pracę łożyska. Wyższy opór bierny powoduje niepożądane
nagrzewanie się pierścienia wewnętrznego, co może prowadzić do jego uszkodzenia. Łożyska które wykonują
niewielką ilość obrotów w czasie pracy, ze względu na ochronę przed korozją powinny być całkowicie wypełnione
smarem.
4.1.1 Okresy dosmarowań
Okres dosmarowania to okres czasu przez który smar zachowuje swoje właściwości smarne. Po tym czasie łożysko należy przesmarować, a stary smar musi być całkowicie usunięty z łożyska.
Okresy dosmarowań zalezą od rodzaju i wielkości łożyska, prędkości obrotowej, temperatury pracy i jakości smaru. Zalecane okresy dosmarowań dla poszczególnych typów łożysk pracujących pod normalnym obciążeniem (P
< 0,15 C) i w warunkach normalnych pokazano na wykresach na rys. 21 i 22. Wykresy dotyczą zwykłych smarów
i temperatur do +70°C. Dla temperatur powyżej 70°C okres dosmarowania skraca się o połowę na każde 15°C
wzrostu temperatury. Dla temperatur poniżej 40°C okres dosmarowania można podwoić.
Dla małych, zwłaszcza jednorzędowych łożysk kulkowych okresy dosmarowań są dłuższe od trwałości łożyska.
Dlatego tez łożyska te nie są w zasadzie dosmarowywane.
Z tego względu korzystne jest stosowanie łożysk dwustronnie uszczelnionych i wypełnionych smarem. Dla pewnych prędkości obrotowych okresy dosmarowań lezą poza krzywą na wykresie, tzn. że osiągnięto granicę stosowalności smaru plastycznego i należy stosować smarowanie olejem.
Potrzebną ilość smaru do dosmarowania oblicza się ze wzoru:
Q = 0,005x D x B
Q
D
B
- ilość smaru
- średnica zewnętrzna łożyska
- szerokość łożyska
[g]
[mm]
[mm]
Z łożysk pracujących przy większych prędkościach obrotowych i wymagających częstszego dosmarowania konieczne jest usunięcie zużytego smaru by uniknąć nadmiernego wzrostu temperatury podczas pracy. Do tego celu
odpowiednie jest stosowanie regulatora ilości smaru.
4.1.2 Smary do łożysk
Smary do łożysk produkowane są najczęściej z dobrej jakości olejów mineralnych lub syntetycznych (czasem z
dodatkami) zagęszczonych mydłami metalicznymi. Smary muszą mieć dobre właściwości smarne oraz wysoką
stabilność chemiczną, cieplną i mechaniczną. Przegląd smarów plastycznych do łożysk zamieszczono w tabeli 36.
Właściwości smarów plastycznych do łożysk
Tab. 36
Rodzaj smaru
Właściwości
Olej
Zakres temp.
roboczych [°C]
Mydło litowe
Mineralny
- 20 ÷ 130
Odporny
Smar uniwersalny
Mydło wapniowe
Mineralny
- 20 ÷ 50
Bardzo odporny
Dobrze zabezpiecza przed wodą
Zagęszczacz bazowy
Wodoodpomość
Zastosowanie
Mydło sodowe
Mineralny
- 20 ÷ 100
Nieodporny
Emulguje z wodą
Mydło glinowe
Mineralny
- 20 ÷ 70
Odporny
Dobrze zabezpiecza przed wodą
Mydło litowe
kompleksowe
Mineralny
- 20 ÷ 150
Odporny
Smar uniwersalny
Mydło wapniowe
kompleksowe
Mineralny
- 30 ÷ 130
Bardzo odporny
Smar uniwersalny, odpowiedni do wyższych
temperatur i obciążeń
Mydło sodowe
kompleksowe
Mineralny
- 20 ÷ 130
Odporny
Odpowiedni do wyższych temperatur
i obciążeń
Mydło glinowe
kompleksowe
Mineralny
- 20 ÷ 150
Odporny
Odpowiedni do wyższych temperatur
i obciążeń
Mydło barowe
kompleksowe
Mineralny
- 30 ÷ 140
Odporny
Odpowiedni do wyższych temperatur
i obciążeń
Bentonit
Mineralny
- 20 ÷ 150
Odporny
Odpowiedni do wysokich temperatur
przy mniejszych prędkościach
Polimocznik
Mineralny
- 20 ÷ 160
Odporny
Odpowiedni do wysokich temperatur
przy średnich prędkościach
Mydło litowe
Silikonowy
- 40 ÷ 170
Bardzo odporny
Odpowiedni do szerokiego zakresu
temperatur przy średnich prędkościach
Mydło barowe
kompleksowe
Ester
- 60 ÷ 140
Odporny
Odpowiedni do wyższych temperatur
i wyższych prędkości
n (min-1)
Obowiązuje dla łożysk kulkowych I walcowych
Rysunek 21
20000
10000
5000
h
200
t =1 600
0
120 0
0
20 00
32
4000
3000
70
20
0
10 0
140 000
00
60
1000
48
0
00
h
100
t =1 300
2000
6
10 00
00
16
24 00
00
35
0
50 0
00
70
00
100
00
500
400
300
200
100
10
20 30 40 50
100
200
300
400
d (mm)
500
n (min-1)
Obowiązuje dla łożysk baryłkowych dwurzędowych, jednorzędowych łożysk stożkowych oraz łożysk kulkowych wzdłużnych Rysunek 22
10000
5000
4000
3000
tf =
10
2000
0h
300
1000
tf =1
200
600
00h
300
0
320
600
100
0
0
500
400
480
0
300
160
700
100
0
0
240
00
200
0
350
0
500
0
100
50
10
20
30 40 50
100
200
300
400
d (mm)
500
4.2 SMAROWANIE OLEJAMI
Smarowanie olejami stosuje się gdy prędkości obrotowe są tak duże, ze okresy dosmarowań smarami plastycznymi byłyby za krótkie. Innym powodem stosowania olejów może być również konieczność odprowadzania ciepła
z łożyska, wysoka temperatura otoczenia lub fakt smarowania olejem sąsiadujących części (np. kół zębatych w
przekładni). Oprócz pewnych wyjątków olejami zawsze smaruje się łożyska wzdłużne baryłkowe.
W przypadku smarowania olejem, musi ono być zapewnione podczas rozbiegu jak i w czasie pracy. Nadmiar oleju
powoduje wzrost temperatury.
Doprowadzenie oleju do łożyska rozwiązywane jest na wiele sposobów. Najczęściej stosuje się smarowanie zanurzeniowe, kiedy poziom oleju utrzymuje się na wysokości środka najniższego elementu tocznego łożyska, smarowanie obiegowe, rozbryzgowe, mgłą olejową.
4.2.1 Oleje smarowe do łożysk
Do smarowania łożysk w większości stosuje się oleje rafinowane o dobrej stabilności chemicznej, którą można
poprawić przez wprowadzenie dodatków przeciwutleniających.
O przydatności oleju decyduje jego lepkość kinematyczna, które maleje ze wzrostem temperatury. Właściwą lepkość oleju vi można odczytać z wykresu na rys. 23 w zależności od średniej średnicy łożyska ds = (d+D)/2 i prędkości obrotowej n. Jeśli temperatura pracy jest znana lub może być określona, można wyznaczyć lepkość roboczą w
znormalizowanej temperaturze odniesienia 40°C (rys. 24) potrzebną do obliczenia stosunku lepkości κ.
Gdy κ < 1 to zalecane jest stosowanie olejów z dodatkami EP, które mogą pracować przy wyższych obciążeniach.
Gdy wartość K spada poniżej 0,4 to stosowanie olejów z dodatkami EP staje się konieczne.
Gdy stosunek K wynosi powyżej 1 to uzyskuje się większą niezawodność eksploatacyjną.
Przykład:
- łożysko d = 180 mm, D = 320 mm, ds = 250 mm
- prędkość obrotowa n = 500 min-1
- zakładana temperatura pracy 60°C
W tych warunkach zgodnie z wykresem na rys. 23 minimalna lepkość kinematyczna ν1= 17 mm2s-1.
Jeśli temperatura pracy wynosi 60°C olej wybrany na podstawie wykresu na rys. 24 w znormalizowanej tempera2 -1
turze 40°C musi mieć lepkość kinematyczną v co najmniej 35 mm s .
Dla łożysk baryłkowych wzdłużnych kinetyczną lepkość ustala się w przybliżeniu jako n x d gdzie n – jest prędkość
obrotowa w obrotach na minutę a d- wymiar otworu w mm według tabelki 37 Niższe wartości obowiązują dla łożysk
mniej obciążonych dla których Pa ≤ 0,1 Ca Wyższe obowiązują dla Pa > 0,1 Ca.
Lepkość oleju dla łożysk baryłkowych wzdłużnych
Tab. 37
d.n
Lepkość kinetyczna oleju
mm2s-1 przy 40°C
1 000
250 do 550
10 000
100 do 250
100 000
45 do 100
200 000
30 do 80
Rysunek 23
p1 (mm2.s-1)
1000
2
5
500
10
20
200
50
100
100
200
50
500
n=
150 1000
200 0
min -1
0
300
0
500
0
100
00
20
10
200
00
500
00
5
100
000
3
10
20
50
100
200
500
1000
ds (mm)
Rysunek 24
viskozita pri 40°C
(mm2.s-1)
p (mm2.s-1)
5000
1000
500
100
50
1500
1000
680
460
320
220
20
10
150
100
68
5
46
32
7
10
22
15
2
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90 100 110 120
t (°C)
4.3 SMAROWANIE SMARAMI STAŁYMI
Smary stałe stosuje się do smarowania łożysk gdy smary plastyczne lub oleje nie mogą spełnić wymagań niezawodnego smarowania w warunkach tarcia półsuchego lub ze względu na wysokie temperatury pracy, oddziaływanie chemiczne itp.