Смазочные материалы для подшипников и их типы

Масла

Преимущество смазочных материалов этого типа состоит в возможности их применения в критических температурных условиях.

Например, в двигателе внутреннего сгорания, помимо дополнения к передаче силы, они рассеивают невыгодную тепловую энергию подшипника.

Недостаток масел заключается в необходимости постоянного притока к подшипнику, так как из-за жидкой консистенции они вытекают из смазочного зазора. Без постоянного наблюдения подшипники, смазываемые маслом, достаточно быстро переходят к движению с сухим трением.

Смазочные масла имеют минеральную масляную основу или основу из синтетической жидкости. Оба типа масел могут использоваться как с присадками, так и без них.

Консистентные (пластичные) смазки

Их преимущество в том, что они за счет своей плотности дольше, чем масла, остаются в области подшипника, так как под действием гравитации (эффект Бингама) не могут легко вытечь из него.

Консистентные смазочные материалы подразделяются в соответствии с типом их загустителей и масляных основ. Существуют консистентные смазки с добавлением мылозагустителей и без них. Обе группы могут иметь в основе как минеральное масло, так и синтетическую жидкость. 

Наиболее распространенные загустители:

• Простые металлические мыла – литиевые, кальциевые, алюминиевые, натриевые, свинцовые, цинковые

• Составные металлические мыла – литиевые, кальциевые, алюминиевые, натриевые, свинцовые, цинковые

• Неомыляемые – гидрофобный силиконовый диоксид, органофильные глинистые минералы, поликарбомиды, полимерный поликарбонат, металлические оксиды/гидроксиды, металлокарбонаты, олеофильный графит, неорганический пигмент

Поведение потока консистентной смазки предопределяемо, с одной стороны, вязкостью масляной основы, с другой – параметрами загущающего мыла и их зависимостями от температуры, давления, скорости и времени сдвига. 

Так как для большинства типов масел невозможно измерить поведение потока с необходимой точностью, не представляется возможным определить поведение потока густой смазки. По этой причине, когда идет расчет допустимой нагрузки, связь основывается на грубых вычислениях и предположениях.

Это означает, что густота не определяет величину допустимой переносимой нагрузки густой смазки. Только используемая вязкость и EP/AW свойства позволяют сделать такой расчет (EP – граничное давление, AW – сопротивление износу).

Глубина проникновения смазки при работе или в статичном режиме (прочность густой смазки) зависят только от того, насколько она эластична (неэластична). Такая информация важна, например, при оценке густой смазки на возможность ее использования центральной смазочной системой (NLGI = от 000 до 2). 

В шестернях с разбрызгивающим смазыванием особенностью является возможность обращения смазки в поток при NLGI = от 000 до 1; при большей упругости густая смазка не течет и выпадает, как осадок, в сборочный контейнер. Глубина проникновения смазки важна также с точки зрения наличия необходимой плотности для использования в подшипниках (NLGI = 1 до 3), и плотности, достаточной для преодоления сопротивления наполнителя при прогонке, скольжении и т.д. (NLGI = от 4 до 6).

Густые смазки на кальциевом и натриевом мылах имеют разную глубину проникновения и разные сферы применения.

• Полужидкие смазки с густотой 000 и 00 имеют глубину рабочего проникновения > 400. Смазки на кальциевом и натриевом мылах применяются в пневматических инструментах, буксовых подшипниках.

• Очень мягкие смазки с консистенцией 0 (глубина рабочего проникновения 355-385) используются в пневматических инструментах; валах; в качестве разбрызгиваемой смазки угольных вагонеток, в шестернях (с солидолом).

• Мягкие смазки с глубиной проникновения 310-340 (NLGI 1) применяют в шестернях с солидолом, а также в малонагруженных подшипниках, на скользящих поверхностях, на болтах при температуре около +50 °С

• Средне-мягкие смазки с NLGI 2 используются в подшипниках со средней нагрузкой; на поверхностях скольжения; низкоскоростных подшипниках с малой нагрузкой вращения при температуре около +50 °С, а также контактах скольжения и вращающихся элементах подшипников при температуре до +80 °С; в шестернях

• Подшипники с большой нагрузкой скольжения при увеличении влажности; подшипники с температурой эксплуатации до +50 °C, контакты скольжения и вращающиеся элементы подшипников; подшипники с температурой работы до +100 °С обслуживаются средними (NLGI 3) смазками с глубиной рабочего проникновения 220-250

• Твердыми смазками (NLGI 4, глубина рабочего проникновения 175-205) пользуются для смазывания контактов скольжения и вращающихся элементов подшипников при очень больших нагрузках с сильным увлажнением при температуре работы до +50 °С, для открытых подшипников, подшипников скольжения при очень больших нагрузках, подшипниках с температурой работы до +100 °С; вращающихся элементов подшипников

• Очень твердые смазки (NLGI 5 и NLGI 6) используют для насосов горячей воды, в лабиринтных уплотнениях, открытых подшипниках, а также подшипниках скольжения при очень большой нагрузке, в подшипниках при рабочей температуре  до +130°C

• Смазки с NLGI 7 применяются в подшипниках под давлением потока воды при низких температурах (горловина прокатного вала), а также в открытых подшипники с температурой работы до +100 °С

Консистентные водоотталкивающие смазки на литиевом мыле применяются 

• В малонагруженных подшипниках с вращающимися элементами быстрого движения; подшипниках скольжения. Рекомендуемая температура использования до 80 °С – наносятся с помощью ручного шприца для нагнетания смазки; тавотницы Стауффера; пружинных и пневматических смазочных приборов

• В средненагруженных подшипниках с вращающимися элементами и контактами скольжения при температуре использования до 120 °С, в насосах горячей воды – наносятся с помощью ручного шприца для нагнетания смазки; тавотницы Стауффера

• В подшипниках (под давлением водяной струи) при температуре использования до 120 °С – наносится ручным шприцом для нагнетания смазки (зависит от условий), с помощью тавотницы Стауффера, смазочных букс 

Кальциевые, натриевые, литиевые или комбинированные пластичные смазки с присадками ЕР) применяются:

• В шестернях с нанесенной консистентной смазкой – с помощью ручного шприца для нагнетания смазки

• В очень сильно нагруженных подшипниках с вращающимися элементами и контактами, в рулонных установках, в очень сильно нагруженных передаточных рычагах скольжения – наносятся с помощью ручного шприца для нагнетания смазки; тавотницы Стауффера; пружинных и пневматических смазочных приборов

Немыльные смазки и специальные смазки для работы в условиях очень высоких температур

Применяются в малонагруженных подшипниках с вращающимися элементами и контактами скольжения при очень низких или очень высоких температурах использования. Наносятся с помощью ручного шприца для нагнетания смазки; тавотницы Стауффера; пружинных и пневматических смазочных приборов

Консистентные смазки могут применяться в статическом (нерабочем) режиме, например, при монтаже или скольжении, или в динамических условиях (в рабочем режиме), например, в подшипниках, шестернях или гибких валах.

Некоторые консистентные смазки используются в качестве связывающих компонентов. В этом случае она демонстрирует прекрасное сцепление с поверхностью даже при наличии сильных центробежных сил, например, в открытых шестернях или быстродвижущихся цепях цепных колес или шестерней.

Смазочные пасты

Часто повреждения поверхностей металлов возникают в области граничного трения под трибологическим воздействием во время сборки или запуска. Повреждения поверхности, вызванные сильным давлением на нее при малых скоростях, предотвращаются путем использованием твердых смазок, которые могут выдерживать очень сильные нагрузки и обладают превосходными антифрикционными свойствами.

В основном, используются смазочные пасты, состоящие из твердых смазочных материалов, объединенных с минеральным или синтетическим маслом.

Пасты черного цвета содержат, как правило, дисульфид молибдена. Образуемые ими твердые слои выдерживают высокие нагрузки, предотвращают износ и имеют очень низкий коэффициент трения. 

Однако смазочные материалы с синергично действующими комбинациями веществ показывают лучшие трибологические свойства, чем содержащие дисульфид молибдена

В условиях колебательных движений или вибрации используются пасты, состоящие из белых твердых смазок. Доказано, что эти продукты имеют хорошее сопротивление коррозийному истиранию (трибокоррозии). Белые пасты используются в тех случаях, когда необходимо избежать загрязнения, например, при конструировании.

В резьбовых соединениях используются материалы, имеющие относительно высокую тенденцию к заеданию, поэтому их необходимо обрабатывать твердыми пастами, гарантирующими защиту от повреждений при монтаже и демонтаже. 

Такие пасты имеют основу из металлической крошки и других твердых смазок, которые обеспечивают высокотемпературную стабильность.

Консистентные пасты

Существует множество трибологических условий, требующих комбинирования выдающихся свойств смазочных паст в области сопротивления износу и перенесению нагрузок с хорошим сопротивлением плотных смазок к высыханию и вытеканию.

Специально для достижения этой цели были разработаны консистентные пасты. По сравнении с консистентными смазками, они имеют высокий уровень содержания твердых веществ, что определяет хороший эффект смазки в области граничного трения. Кроме того, консистентные пасты содержат мыло, придающее им хорошую устойчивость к вытеканию и высыханию. В то время как смазочные пасты применяются, в основном, в виде тонких слоев, консистентные могут применяться в избытке, а также поставляться в центральную смазочную систему.

Такие продукты в относительно больших количествах содержат черные твердые смазки, поэтому имеют хорошее сопротивление износу и выдерживают сильные нагрузки. Некоторые консистентные пасты содержат комбинации белых твердых смазок. Доказано, что они имеют прекрасное сопротивление коррозии истирания (трибокоррозии) и применяются в тех случаях, когда применение черных смазок не желательно.

Твердые смазки

Используются для создания антифрикционных покрытий (АФП), паст или сухих порошков, а также в качестве присадок в консистентные смазки или масла для обеспечения смазочной активности, особых свойств при запуске (в т.ч. экстренном) установки.

В связи со сложностью применения твердых смазок в подшипниках, сухие порошки применяются лишь в некоторых случаях. Продукты, включающие в себя твердые смазки, используются для решения проблем, преимущественно возникающих при использовании АФП, связанных с возникающим сцеплением и максимально допустимой нагрузкой. 

Было доказано, что после длительного использования твердые смазки отлично работают как в воздушной среде, так и в вакууме.

Такие смазки в настоящее время используются во всех индустриальных отраслях (особенно в узлах, подверженных сильному трению и износу). 

Антифрикционные покрытия (АФП)

Соответствуют строгим требованиям, которые не отвечают обычные смазки. Для разделения основного и противолежащего тел не обязательно создавать непрерывный жидкий слой за счет гидродинамического эффекта, так как при сильной нагрузке возникают лишь малые скорости, а колебательные движения требуют эффективного разделяющего слоя между поверхностями только в начале движения.

АФП могут использоваться в особых условиях, например при высоких температурах, а также в тех случаях, когда применение жидкой смазки является нежелательным.

АФП обладают прекрасными антикоррозийными свойствами, поэтому могут заменить такие вредные металлические покрытия как хром, никель и кадмий.