Мазане на търкалящи лагери
Начало > Машини > Статии > Сп. Инженеринг ревю - брой 5, 2007
Избор на мазилно вещество, свойства на консистентните смазки, количество и подмяна на смазката
Едва ли има инженер, който не отчита важността на мазането на триещите се части в машините. Това с особена сила важи за лагерните възли с търкалящи лагери, които са основен елемент в съвременните машини и от които в по-голяма или по-малка степен зависят технико-икономическите показатели на машините. Едно от най-важните условия за нормалната работа на лагерните възли с търкалящи лагери е правилното мазане, включващо избор на вида на мазилното вещество и схема на мазане. Неправилно подбраното мазилно вещество или неподходящата схема на мазане могат да доведат до преждевременно износване на лагерите, повишено топлоотделяне и енергийни загуби и като краен резултат - до влошени експлоатационни характеристики на машината. Напоследък, въпросът за правилното мазане на търкалящите лагери е особено значим, тъй като съвременните машини се характеризират с висока скорост, натоварване и повишена температура на лагерния възел - фактори, които съществено влияят върху дълготрайността и свойствата на мазилното вещество. Затова при проектирането на нов лагерен възел или експлоатацията на съществуващ е необходимо да се обърне достатъчно внимание на избора на мазилно вещество и схемата на мазане на лагерния възел.
Избор на мазилно вещество
Мазилните вещества, които се използват за мазане на търкалящи лагери, са консистентни смазки (греси) и течни смазки (минерални и синтетични масла). Определянето на вида на най-подходящото за конкретния случай мазилно вещество зависи от редица фактори, сред които условия на работа на лагера, размери и честота на въртене на лагера, големина на натоварването, работна температура и вид на околната среда. Няма всеобщо прието в практиката на мазането правило за това кога да се използва консистентна и кога - течна смазка. Ориентировъчно, най-подходящото мазилно вещество за търкалящи лагери, работещи при малки и средни натоварвания, в зависимост от големината им и честотата на въртене, може да се определи според графиката на фиг. 1. На нея с D и d са означени съответно външният и вътрешният диаметър на лагера, dср=(D+d)/2 е средният диаметър на лагера, а n е честотата на въртене на лагера.
В отделните зони е възможно да се използват следните мазилни вещества:
зона I - всички видове консистентни смазки, като конкретният избор зависи от натоварването, температурата и влажността на околната среда;
зона II - както течни минерални масла, така и консистентни смазки;
зона III - масла със среден вискозитет и калциево-натриеви и литиеви консистентни смазки;
зона IV - течни минерални масла с малък вискозитет;
зона V - течни минерални масла с малък вискозитет, впръсквани под налягане или подавани във вид на маслена мъгла;
зона VI - както в зона V, като се препоръчва допълнително охлаждане на лагерния възел.
В по-отговорни приложения е необходимо да се извърши експериментална проверка на избраното мазилно вещество, да се отчете опитът при конструирането и експлоатацията на аналогични лагерни възли, а също така и да се вземат под внимание препоръките на производителя на мазилното вещество.
Различните видове мазилни вещества имат различни свойства и области на приложение, поради което е необходимо да се познават основните им характеристики, влияещи върху избора на подходящо мазилно вещество, а също така и върху особеностите при конструирането и експлоатацията на лагерния възел.
Мазане с консистентна смазка
Както се вижда от графиката на фиг. 1, консистентната смазка може да се използва в повечето случаи от практиката - зони I и II. Тя има съществено предимство пред течната смазка - лесно се задържа в лагерния възел, особено когато валовете са наклонени или вертикални, като същевременно уплътнява лагерния възел и го защитава от външни замърсявания.
Консистентната смазка се състои от базово минерално или синтетично масло, комбинирано с пълнител (най-често метален сапун), а също така и химически присадки, които й придават определени свойства - устойчивост на висока температура, миещи, антикорозионни, противозадирни и други свойства.
Свойства на консистентната смазка
Експлоатационните свойства на консистентната смазка се определят от няколко основни параметъра - консистенция, температурен работен диапазон, вискозитет на базовото масло, носеща способност, антикорозионно действие.
Консистенция. Съществено изискване към консистентната смазка е нейната консистенция да не се променя в широки граници при промяна на работната температура на лагерния възел. За търкалящи лагери се използват консистентни смазки с консистенция 1, 2 или 3, като най-използваните греси имат консистенция 2. Гресите с по-ниска консистенция се предпочитат в случаите с по-ниска работна температура, а тези с консистенция 3 се използват в случаите на вертикален вал с цел предотвратяване на изтичането й от лагерния възел, а също така и в случаите на вибрационни и ударни натоварвания.
Температурният работен диапазон за използване на определен вид консистентна смазка зависи преди всичко от вида на базовото масло, пълнителя и добавките. Дава се от производителя. Работната температура в лагерния възел силно влияе върху свойствата на консистентната смазка. Високите температури силно снижават дълготрайността на смазката, намаляват консистенцията й и нарушават уплътнението на лагерния възел. Ниските температури увеличават консистенцията на смазката, в резултат на което съпротивлението при търкаляне се увеличава, а мазилните качества се влошават. За повечето видове консистентни смазки благоприятните температурни работни диапазони са в границите средно 20ё120 0C, допустимите за кратък период от време -20ё20 0C, 120ё200 0C. За конкретен вид смазка е необходимо да се спазват указанията и препоръките на производителя.
Вискозитетът на базовото масло оказва голямо влияние върху способността за образуване на маслен филм между триещите или търкалящите контактни повърхности на лагера. Обикновено вискозитетът на базовото масло на греста е около 500 mm2/s при 40 0C. Използване на консистентна смазка с вискозитет на базовото масло над 1000 mm2/s при 40 0C не се препоръчва поради лошите мазилни свойства и голямото съпротивление при търкаляне.
Носещата способност на смазката влияе силно върху дълготрайността на лагера - малката дебелина на масления филм между триещите повърхности води до удар на метал в метал, повишени местни напрежения, повърхностни повреждания и повишено износване. Обикновено повишаването на носещата способност на смазката се постига чрез допълнителни присадки - най-често серни или фосфорни съединения, а също така графит или молибденов дисулфид.
Антикорозионното действие и защитата от вода на консистентната смазка в голяма степен зависи от вида на пълнителя, а също така и от допълнителните присадки.
Количество консистентна
смазка
Определянето на количеството консистентна смазка, която е необходима за качествено мазане на търкалящия лагер, е важен въпрос, засягащ предимно специалистите по поддръжката и ремонта. При определяне на количеството на смазката, която се поставя в корпуса на лагерния възел, трябва да се има предвид, че плътното набиване на греста в лагера и целия корпус е недопустимо. Това довежда до увеличаване на съпротивлението при въртене на лагера, а също така и до прекалено механично разбиване на смазката, което може да доведе до отделяне на базовото масло и изтичане от лагерния възел. Ето защо се препоръчва при малки и средни честоти на въртене да се запълва около 2/3 от свободното пространство в корпуса, а при високи честоти на въртене - до 1/3-1/2 от него.
Подмяна на смазката
Подмяна на смазката на търкалящите лагери се извършва при условие, че дълготрайността й е по-малка от очакваната дълготрайност на лагера. При лагерите с уплътнителни шайби (капсуловани) смазката е предварително поставена от производителя и се използва в течение на целия експлоатационен срок на лагера. Продължителността на използване на смазката tf зависи от множество фактори, като ориентировъчно може да се определи (от фиг. 2) като функция на скоростния фактор A=n.dср, товарното отношение C/P (C - основна динамична товароносимост, P - еквивалентно динамично натоварване), bf - коефициент, зависещ от вида на лагера (bf=1 за радиални и радиално-аксиални сачмени лагери, bf=2 за радиални ролкови лагери с цилиндрични ролки, радиално-аксиални ролкови лагери с конусни ролки, радиални ролкови сферични лагери с бъчвообразни ролки и аксиални сачмени лагери, bf=10 за аксиални ролкови лагери). Определената по диаграмата на фиг. 2 продължителност на използване на смазката tf се отнася за лагери с работна температура до 70 0C и нормално натоварване и честота на въртене. Тя е ориентировъчна и се коригира от множество фактори, сред които работна температура, наличие на вибрации, натоварване и скорост на въртене, несъосност, вид на лагера и др.
Като общо практическо правило за коригиране на tf може да се приеме следната препоръка - при повишаване на температурата на лагера над 70 0C се препоръчва намаляване на определения срок tf. На всеки 15 0C повишаване на температурата над 70 0C, определената първоначална стойност на tf се намалява наполовина. Изключително важно е да не се забравя, че допустимата горна граница на температурата за конкретната консистентна смазка не трябва да се превишава. Във всички случаи, независимо от изчисленията, не се препоръчва увеличаване на интервала на подмяна на смазката над 30 000 часа.
Мазане
с течни смазки
Течната смазка се препоръчва за мазане на търкалящи лагери, когато високите честоти на въртене и високата температура на лагерния възел не позволяват използването на консистентна смазка. Въпреки че мазането с масло е по-трудно от мазането с грес, в някои отношения то е свързано с редица предимства. Например, способства за по-добро охлаждане на лагерния възел. За мазането на търкалящи лагери се използват минерални и синтетични масла.
Чистото минерално масло се получава чрез директно рафиниране на нефт и се предпочита за мазане на търкалящи лагери. То е химически инертно, почти безцветно и прозрачно масло. Минерални масла с химически добавки за подобряване на качествата се използват рядко за мазане на търкалящи лагери.
Синтетичното масло се произвежда от химически съединения, които са изкуствено създадени или получени от нефт. Използва се предимно за мазане на търкалящи лагери, работещи при екстремни условия - много ниски или много високи работни температури. Напоследък, мазането със синтетично масло намира все по-широко приложение, тъй като при производството му може да се синтезира масло с предварително зададени свойства. Необходимо е да се знае, че в някои случаи при използването на синтетично масло е възможно да се получи протичане на стари съединения и гумени уплътнения.
Продължава в следващия брой
на сп. Инженеринг ревю
Вижте още от Машини
Новият брой 1/2025
