Главная

Смазывание подшипников качения

Смазочный материал в подшипниках качения применяют в целях снижения трения скольжения и изнашивания в контакте тел качения с кольцами, сепаратором и сепаратора с направляющими бортиками колец. Он предохраняет тела качения, кольца и сепаратор от непосредственного контакта и коррозии, обеспечивает отвод теплоты.

Смазывание подшипников выполняют с помощью пластичных смазочных материалов и жидких масел. В некоторых случаях используют твердые смазочные материалы.

Выбор вида смазочного материала зависит от условий эксплуатации и главным образом от температуры подшипника, частоты вращения, действующих нагрузок, конструкции подшипника и подшипникового узла. При этом должны быть учтены специальные требования к моменту трения, сроку службы смазочного материала.

Для смазывания подшипников качения, работающих в обычных условиях, преимущественно применяют пластичные смазочные материалы, которые по сравнению с маслами обладают следующими достоинствами: не требуют сложных уплотнительных Устройств, имеют более высокие свойства «Щиты от коррозии, более экономичны.

Однако применение жидких смазочных материалов позволяет снизить момент трения, увеличить предельную частоту вращения в 1,2-1,5 раза. С их помощью происходит отвод теплоты и удаление продуктов износа. В узлах с упорно-радиальными роликовыми подшипниками предпочтительно применение жидких смазочных материалов.

Для подшипников работающих в условиях, при которых жидкие и пластичные смазочные материалы неприменимы (например вакуум, высокие и низкие температуры, агрессивные среды, радиоактивное излучение, оборудование пищевой и текстильной промышленности, оптические системы), используют твердые смазочные материалы.

Пластичные смазочные материалы состоят в основном из жидкой основы, загустителя и присадок, улучшающих эксплуатационные характеристики. Загуститель, на долю которого приходится 8-25% всей массы смазочного материала, образует трехмерный каркас, в ячейках которого удерживается масло. Поэтому при небольших нагрузках пластичный смазочный материал ведет себя как твердое тело: не растекается под действием собственных сил тяжести, удерживается на наклонных и вертикальных поверхностях. Природа и свойства загустителя оказывают большое влияние на эксплуатационные свойства смазочного материала.

Для подшипников применяют смазочные материалы на кальциевом, натриевом и литиевом загустителях. В качестве дисперсионной среды применяют минеральные и синтетические масла, а также их смеси.

Наиболее употребительные пластичные смазочные материалы и их основные эксплуатационные характеристики приведены в табл. 92, 93. Действующая на подшипник нагрузка и химическое старение ограничивают срок службы пластичных смазочных материалов.

Различают смазывание с постоянным количеством смазочного материала, рассчитанным на весь срок службы подшипника, и с периодическим добавлением и сменой смазочного материала. В первом случае срок службы смазочного материала равен или больше срока службы подшипников или цикла ремонта машин с вмонтированными в них подшипниками. К этому виду смазывания относятся закрытые подшипники, заполненные смазочным материалом при изготовлении. В подшипниках закрытого типа в основном используют смазочные материалы: ЦИАТИМ-201, Литол-24, ЛЗ-31, ОКБ-122-7, ЦИАТИМ-221, ВНИИНП-207. Эти же сорта могут быть рекомендованы для обычных подшипников.

В процессе эксплуатации подшипника запас пластичного смазочного материала при необходимости пополняют или заменяют. Время работы подшипника на одной закладке смазочного материала может изменяться в широком диапазоне.

Периодичность замены смазочного материала определяется в основном частотой вращения подшипника, его габаритами, конструкцией, сортом смазочного материала, эффективностью уплотнений.

92. Характеристики пластичных смазочных материалов общего назначения для подшипников качения

Смазочный материал	Динамическая вязкость, Па·с, при t, °С		Предел прочности, Па, при t, °С		Рабочая температура, °С	Заменители
	-15	0	50	80
Для нормальных температур (гидратированные кальциевые солидолы)
Солидолы синтетические:
пресс-солидол С	250÷600	≤100	≥100	-	-40÷50	Солидол УС-1
солидол С	300÷1000	≤200	≥200	-	-30÷70	Солидол УС-2, пресс солидол Сп
Солидолы жировые:
пресс-солидол УС-1	150÷350	≤100	≥100	-	-40÷50	Пресс-солидол С
солидол УС-2	300÷600	≤250	≥200	-	-30÷70	Солидол С
Для повышенных температур (натриевые и натриево-кальцевые)
Консталины жировые:
консталин УТ-1	800÷1200	250÷500	300÷600	150÷300	-20÷120	Автомобильный
консталин УТ-2	800÷1500	250÷500	1600	800	-20÷120	Автомобильный
Автомобильный	500÷700	200	≥180	100÷250	-20÷100	Консталин УТ-1
Для повышенных температур (литиевые)
ВНИИНП-242	400÷1000	≤500	450÷650	≥100	-40÷110	Литол-24, -ЭШ-176
ЭШ-176	1200÷1700	500÷800	≤250	150÷400	-25÷110	Литол-24, ВНИИНП-242

93. Характеристики разных пластичных смазочных материалов для подшипников качения

Смазочный материал	Динамическая вязкость, Па·с, при t, °С		Предел прочности, Па, при t, °C		Рабочая температура, °С	Заменитель
	-15	0	50	80
Многоцелевые
Литол-24	800÷1500 (при 30°С)	80÷120 (при 20°С)	400÷600	≥150	-40÷130	Фиол-3
Фиол-1	230÷600 (при -20°С)	50÷100 (при 20°С)	200÷250	≥100	-40÷120	Фкол-2, Литол-24
Фиол-2	400÷800 (при -20°С)	80÷120 (при 20°С)	200÷250	≥120	-40÷120	Фиол-3, Литол-24
фиол-3	800÷1500 (при -30°С)	100÷150 (при 20°С)	400÷600	≥200	-40÷130	Литол-24, Фиол-2
фиол-2м	420÷800 (при -20°С)	80÷120 (при 20°С)	300÷450	≥100	-40÷120	Литол-24 (с 2% MoS2)
Высокотемпературные
Униол-1	1000÷2000 (при -30°С)	15÷30 (при 80°С)	250÷600	150÷400	-30÷150 (кратковременно до 180)	Литол-24 (до 130°С)
ЦИАТИМ-221	≤800 (при -50°С)	10÷30 (при 80°С)	≥120	100÷150	-60÷160 (кратковременно до 180)	ВНИИНП-207
ВНИИНП-257	200 (при -50°С)	29 (при 20°С)	80÷100 (при 20°С)	≥80 (при 50ºС)	-60÷150	ВНИИНП-274
ВНИИНП-274.	290 (при -50°С)	30÷60 (при 20°С)	200÷350 (при 20°С)	≥110 (при 50°С)	-80÷130	ВНИИНП-257
Гироскопические
ВНИИНП-228	3000 (при -50°С)	15÷25 (при 20°С)	50÷150 (при 20°С)	50÷150 (при 50°С	-45÷150	-
ВНИИНП-260	4000 (при -30°С)	20÷40 (при 20°С)	110÷170 (при 20°С)	50÷180 (при 50°С	-20÷180	-
Индустриальные
Сиол	200 (при -20°С)	-	140÷180	-	-30÷130	ЦИАТИМ-20
Железнодорожные
Железнодорожный ЛЗ-ЦНИИ	1100 (при -30ºС)	10÷20 (при 80°С)	≥200	200÷300	-40÷110	ЖРО
роликовых подшипников ЖРО	2000 (при -30 °С)	60÷80 (при 80°С)	≥300	150÷250	-50÷120	Литол-24
Специализированные автомобильные
ЛЗ-31	500 (при -15°С)	75 (при 80°С)	300÷400	250÷350	-40÷130	-
№158	1000 (при -15°С)	30 (при 80°С)	>120	50÷100	-30÷100	Литол-24
ВНИИНП-207	≤1400 (при -30°С)	55 (при 50°С)	200÷250	70÷110	-60÷180 (кратковременно до 200)	ЦИАТИМ-221
ВНИИНП-231	≤550 (при -40°С)	10÷50 (при 80°С)	250÷400	>100	-60÷250 (кратковременно до 300)	-
ВНИИНП-246	≤500(при -40°С)	95 (при 50°С)	250÷500	70÷250	-60÷200 (кратковременно до 250)	-
Специализированные автомобильные
ПФМС-46	1000÷1500	10÷30 (при 80°С)	100÷150	80÷150	-30÷300 (кратковременно до 400)	ВНИИНП-2
Графитол	250÷600 (при 0°С)	35 (при 80°С)	200÷500	200÷600	-15÷160	-
Силикон	≤550 (при 0°С)	67,5 (при 80°С)	≥500	300÷500	-40÷160	-
Низкотемпературные
ЦИАТИМ-201	2500÷3500 (при -60°С)	80÷170 (при 0°С)	250÷500	130÷250	-60÷90	ЦИАТИМ-2
ЦИАТИМ-203	2000÷4000 (при -50°С)	100÷300 (при 0°С)	≥250	150÷300	-50÷100	ЦИАТИМ-2
МС-70	2500÷5000	≤230	100÷300	≤50	-50÷65	ЦИАТИМ-2
Для электромеханических приборов
ОКБ-122-7	≤1800 (при - 30°С)	190 (при 20°С)	1000÷1500 (при 20°С)	≥150 (при 50°С)	-40÷120	ЦИАТИМ-2
ЦИАТИМ-202	≤1500 (при -30°С)	50÷80 (при 20°С)	200÷300 (при 20°С)	≥120 (при 50°С)	-40÷120	ОКБ-122-7

Приближенно период t_д, ч, между добавлением смазочного материала можно определить по формуле

где n - частота вращения, об/мин; d - диаметр отверстия подшипника, мм; К, С - коэффициенты, зависящие от конструкции подшипника (табл. 94).

Количество смазочного материала в подшипнике определяется конструкцией подшипника и частотой его вращения. Для медленно вращающихся подшипников (отношение рабочей частоты вращения предельной n/n_пр<0,2) допустимо полное заполнение смазочным материалом подшипника и свободного пространства в корпуса. При более высокой частоте вращения (n/n_пр=0,2...0,8) свободное пространство в корпусе должно быть заполнено на 50-25%, а при n/n_пр>0,8 - не заполнено, заполняется только подшипник.

При прочих равных условиях стойкости смазочного материала в цилиндрических роликоподшипниках в 2 раза ниже, чем в шарикоподшипниках, а в конических и сферических роликовых - в 10 раз.

94. Значения коэффициентов К и С

Тип подшипника	К	С
Радиальные шариковые и роликовые особо легких и легких серий диаметров Радиально-упорные шариковые легких серий диаметров и радиальные шариковые и роликовые средних серий диаметров Радиально-упорные шариковые средних серий диаметров, радиальные шариковые и роликовые тяжелых серий диаметров	75 64 53	18
Двухрядные сферические роликовые и радиально-упорные конические роликовые легкой серии диаметров Радиально-упорные конические роликовые средней серии диаметров Двухрядные сферические роликовые средней серии диаметров и радиально-упорные конические роликовые тяжелой серии диаметров	21 19 16	7

В качестве жидкого смазочного материала для подшипников в большинстве случаев используют очищенные минеральные (нефтяные) масла.

Жидкие синтетические масла (диэфирные, полиалкиленгликолевые, фтористо-углеродные, силиконовые) по сравнению с минеральными, имеют лучшие показатели по стабильности, вязкости и температуре застывания. Их применяют при крайне высоких или низких температурах и высоких частотах вращения.

Силиконовые масла используют при незначительных нагрузках, С/Р>40. Основным недостатком синтетических смазочных материалов является более низкая стойкость при высоком давлении и более высокая стоимость.

В табл. 95 приведены основные эксплуатационные характеристики масел, применяемых для смазывания подшипников качения.

При выборе отдают предпочтение маслу, применяемому в сопряженных узлах (подшипники и зубчатые колеса смазывают обычно из общей масляной ванны). Применение масел с большей вязкостью целесообразно при больших нагрузках и малых скоростях.

При выборе масла необходимо учитывать размеры подшипника, действующую на него нагрузку и частоту вращения, а также его рабочую температуру. Рабочей температурой считается температура, которую можно измерить при работе узла на неподвижном кольце подшипника.

Для средних и крупных шарико- и роликоподшипников (кроме роликовых сферических, упорных и конических) при нормальных атмосферном давлении и температуре, невысоких нагрузках (С/Р>10) и отношении рабочей частоты вращения к предельной n/n_пр < 0,67 используют смазочное масло с рабочей кинематической вязкостью менее 12 мм²/с.

Для быстроходных и малонагруженных подшипников допустимо применение масел меньшей вязкости. При этом предпочтительно применять масла с присадками, защищающими подшипники от коррозии и старения.

Для подшипников, работающих при высоких нагрузках (С/Р<10), целесообразно применять противозадирные присадки. При смазывании масляным туманом используемое масло должно обеспечивать хорошее образование тумана и стойкость к окислению.

Для выбора масла в соответствии с требованиями условий эксплуатации целесообразно пользоваться номограммами (рис. 40 и 41). По среднему диаметру d_m, мм, подшипника и частоте вращения n, об/мин, определяют требуемую вязкость v₁ мм²/с, масла при рабочей температуре t (рис. 40), а затем - первоначальную v при обычно принятой при определении вязкости масла температуре 40°С (рис. 41).

Пример. Определить вязкость масла для смазывания подшипника со средним диаметром d_m = 380мм при частоте вращения n = 500об/мин и рабочей температуре узла t = 70°С.

Решение. По номограмме рис. 40 определяем, что при d_m = 380мм и n= 500об/мин вязкость v₁ масла при рабочей температуре узла должна быть не ниже13мм²/с. По номограмме рис. 41 находим, что при рабочей температуре t= 70°С вязкость v₁ = 13мм²/с будет у масла, имеющего при температуре t = 40°С вязкость v = 38мм²/с.

95. Основные эксплуатационные характеристики масел для подшипников качения

Марка масла	Стандарт или ТУ	Кинематическая вязкость, мм^2/с, при температуре, °С		Температура, °С
		40	100	вспышки	застывания
Индустриальные масла
И-5А	ГОСТ 20799	6÷8	-	140	-25
И-8А		9÷11	-	150	-20
И-12А		13÷17	-	170	-30
И-20А		29÷35	-	200	-15
И-ЗОА		41÷51	-	210	-15
И-40А		61÷75	-	220	-15
И-50А		90÷110	-	225	-15
Авиационные масла
МС-14	ГОСТ 21743	-	14	215	-30
МС-20			20,5	265	-18
МК-22			22	250	-14
Автомобильные масла
M-8-B1	ГОСТ 17479.1	-	8	200	-25
М-8-Г1			8	210	-30
М-63/10-Г1			10	210	-30
М-12-Г1			12	220	-25
М-8-Г2			8	200	-25
М-10-Г2			11	205	-15
М-8-Г2К			8	200	-30
М-10-Г2К			11	200	-15
Трансмиссионные масла
ТМ-3-9	ГОСТ 17479.2	110÷120*	10	128	-40
ТМ-3-18			15	180	-20
ТМ-5-18			17	200	-25
ТСп-15К			16	180	-25
ТСп-14ГИП			14	180	-25
ТСз-9ГИП	ОСТ 88-10-1158-78		9	160	-50
ТСГИП	ТУ38.101844-80		21 - 32	-	-20
ТМ5-2рк			12	180	-45
Турбинные масла
Т22	-	20÷23*	-	180	-15
Т30		28÷32*	-	180	-10
Т46		44÷48*	-	195	-10
Т57 (Турбо-редукторное)		55÷59*	-	195	-
Турбинные масла с присадками
Тп-22	ГОСТ 9972	28,8÷35,2	-	186	-15
Тп-30		41,4÷50,6	-	190	-10
Тп-46		61,2÷74,8	-	220	-10
Приборные масла
МВП	ГОСТ 1805	6,5÷8,0*	-	125	-60
Легированные масла
ИГП-18	ТУ 38101413	7÷9*	-	-	-
ИГП-38		28÷31*	-	-	-
Легированные масла с противозадирной присадкой
ИСп-40	ТУ 38101238	34,2÷40,5*	-	-	-
ИСп-110		109,5÷118,5*	-	-	-
Синтетические масла
Смазочное 132-08	ГОСТ 18375	45÷57 при 20°С	-	173	-70
ВНИИНП-50-1-4ф	ГОСТ 13076		3,2	204	-60
ИПМ-10			3,0	190	-50
МП 605			14 ÷ 20	200	-60
ВНИИНП-7			7,5 ÷ 8	210	-60

Значения кинематической вязкости указаны при эталонной температуре 50°С

Рис. 40. Номограмма для определения вязкости v₁ масла при рабочей температуре по среднему диаметру d_m подшипника и частоте n его вращения

Рис. 41. Номограмма для определения первоначальной вязкости v масла, обеспечивающей требуемую вязкость v₁ при рабочей температуре t

Для большинства подшипников средних габаритов (кроме роликовых сферических, конических и роликовых упорных), работающих при нормальных условиях, рекомендуется применять масла с кинематической вязкостью при рабочей температуре v = 12мм²/с; для роликовых конических и сферических - v = 20мм²/с; для роликовых упорных - v = 30мм²/с. Масла с вязкостью менее 12мм²/с используют для высокоскоростных малогабаритных подшипников, особенно когда требуются небольшие пусковые моменты.

Если частота вращения подшипника не превышает 10об/мин, то применяют масла более высокой вязкости. Это относится также к тяжел она груженным подшипникам и подшипникам, работающим при высокой температуре. При значительных потерях на трение скольжения следует применять масла с противозадирными присадками.

Для крупных медленно вращающихся подшипников (бессепараторные, конические, сфероконические роликоподшипники) следует применять высоковязкие масла. При D_pwn≤1000мм·об/мин кинематическая вязкость масла должна быть 300 ... 500мм²/с (при 50°С), а в D_pwn=1000...10000мм·об/мин кинематическая вязкость масла должна быть v = 150 ... 300мм²/с.

Для высокоскоростных подшипников работающих в условиях низких температур необходимо применять масла низкой вязкости.

Срок службы масла определяется только продолжительностью его рабы в узле, но и естественным старением, особенно при попадании в него пыли. Браковочными признаками служат увеличенное кислотное число (более 5мг на 1кг масла), повышенное содержание воды (более 1%) и наличие механических примесей (более 0,5%).

Интервал смены масла зависит от условий работы подшипника, качества масла, мер по его сохранению, а также от его количества. Для подшипников, работающей в масляной ванне при температуре до +50ºС и достаточно защищенных от внешних загрязнений, масло можно заменять один раз в год. При тяжелых условиях работы и температуре +100°С масло необходимо заменять не реже чем один раз в три месяца.

Способ подачи жидкого смазочного материала зависит от конструкции всего механизма и размещения в нем подшипникового узла, расположения вала с подшипниками (горизонтальное, вертикальное), частоты вращения подшипников, назначения механизма, требований к надежности смазочной системы, межремонтного периода и других условий эксплуатации.

Наиболее распространенные в подшипниковых узлах системы подачи масла: масляная ванна; с помощью фитилей и разбрызгивания; с помощью винтовых канавок, конических насадок, дозирующих масленок, периодическим впрыскиванием масляным туманом; воздушно-масляная.

Масло к подшипникам может подаваться без циркуляции его в узле и с циркуляцией (замкнутой или проточной).

Для подшипников, работающих в умеренных частотах вращения и горизонтальном расположении вала, применяется наиболее простые способы смазывания разбрызгиванием и с помощью масляной ванны. В последнем случае масло заливают в корпус так, чтобы его уровень был несколько ниже центра нижнего шарика и ролика. Если при разбрызгивании на подшипник подается слишком много масла от зубчатых передач, можно использовать маслоотражательные устройства.

Узел с вертикальным расположением вала можно смазывать с помощью конической насадки, расположенной в масляной ванне и подающей масло к подшипнику под действием центробежных сил, а также с помощью выполненных на валу винтовых канавок.

Смазывание с помощью капельных дозирующих масленок применяют для подшипниковых узлов как с горизонтальным, так и с вертикальным расположением вала. Как и при смазывании масляным туманом, этот способ обеспечивает удаление продуктов износа, а отработавшее масло повторно не используют.

В простейших случаях используют фитильное смазывание, обеспечивающее подачу масла в небольших дозированных количествах, причем фитиль выполняет роль надежного фильтра. Чаще фитиль располагают прилегающим к конусной шайбе на валу, распыляющей при своем вращении подсасываемое масло. Фитильное смазывание применяют для подшипников малых и средних размеров. Оно обеспечивает циркуляцию смазочного материала и вымывание продуктов износа, может быть использовано при вертикальном и горизонтальном положениях вала для подшипников, работающих при частотах вращения выше предельной.

Недостатками фитильного смазывания являются незначительная подача масла и малый отвод теплоты. Лучшими противоизносными качествами по сравнению с фитилями из ниток обладают фитили из фетра.

При фитильном смазывании кинематическая вязкость масла должна быть не более 55мм²/с.

В случае когда подшипник работает при высокой частоте вращения и значительных нагрузках, рекомендуют применять циркуляционное смазывание. При этом масло под давлением через форсунки подают в подшипник, затем его очищают, охлаждают и снова подают к подшипнику.

Смазывание масляным туманом, основанное на принципе пульверизации, в настоящее время находит самое широкое применение как для подшипниковых узлов, работающих при высокой частоте вращения (шлифовальные шпиндели и др.), так и для тяжелонагруженных узлов (подшипниковые опоры листопрокатных станов). Масляный туман образуют капельки масла диаметром 1 ... 2мкм, распыленные в воздухе.

Преимущество смазывания масляным туманом заключается в минимальном расходе масла при интенсивном воздушном охлаждении подшипника. Кроме того, избыточное давление воздуха внутри подшипникового узла предохраняет опору от попадания в нее загрязнений извне.

Масляно-воздушные смазочные системы имеют преимущества по сравнению со смазыванием масляным туманом: более крупные капельки масла лучше налипают на поверхность подшипника и остаются на его рабочих поверхностях, и только незначительная часть масла с воздушным потоком попадает в окружающую среду. В масляно-воздущной смазочной системе масло периодически импульсным насосом подают в установку для образования масляно-воздушной смеси, которую затем впрыскивают в подшипник.

Для подшипников, работающих в условиях вакуума, коррозионных сред и высоких температур, а также при необходимости сохранения чистоты окружающей среды применяют твердые смазочные материалы. Возможно использование этих материалов в виде порошков, тонких покрытий или в виде самосмазывающегося конструкционного материала для изготовления сепараторов. Смазочный материал может быть размешен в специальных камерах и емкостях в самом подшипнике.

Наибольшее распространение в качестве твердых смазочных материалов имеют дисульфид молибдена, дисульфид вольфрама, графит, фторопласт, а также составленные на их основе композиции. Выпускают твердые смазочные материалы в виде порошков, паст, коллоидно-диспергированных или суспензированных в жидкостях и добавляемых в смазочные материалы или непосредственно наносимых на детали подшипников, в виде брикетов, применяемых для изготовления сепараторов. Применяют также металлические покрытия из свинца, серебра, никеля, кобальта, индия, золота.

Недостатками твердых смазочных материалов являются сравнительно высокие энергетические потери и повышенный износ. Одна из основных причин выхода из строя подшипников с твердыми смазочными материалами - разрушение сепаратора, которое наступает вследствие попадания продуктов износа на дорожки качения колец и износа перемычек. Как правило, подшипники с твердыми смазочными материалами имеют значительные ограничения по частотам вращения и нагрузкам.

---

email: KarimovI@rambler.ru

Адрес: Россия, 450071, г.Уфа, почтовый ящик 21

Теоретическая механика Сопротивление материалов

Прикладная механика Строительная механика Теория машин и механизмов

00:00:00