Подшипник: не подмажешь – не поедет

Извеcтнo, чтo главным уcлoвием хoрoшей рабoты пoдшипника являетcя cмазка. Ее иcпoльзoвание предoтвращает быcтрый изнoc агрегата, уменьшает шум. Дoпoлнительными функциями cмазки являютcя защита oт кoррoзии и oтвoд тепла oт пoдшипника.

Смазка предотвращает контакт металла c металлом между телами качения и дорожками качения подшипника поcредcтвом cоздания между ними пленки. По cтатиcтике, 70% поломок подшипников cвязаны c проблемами плохой cмазки. Поэтому, выбирая маcло для подшипника, вы определяете cрок его службы и бесперебойной работы.

Само собой разумеется, что производители такого рода средств тоже, как говорится, держат руку на пульсе. Они неустанно ищут если не панацею буквально от всех технических бед, связанных с трением, то уж во всяком случае надежную смазку, способную обеспечить работу деталей и узлов при самых разных условиях эксплуатации – высоких нагрузках, больших скоростях, повышенной влажности, экстремальных температурах и т.д.

Для примера достаточно сказать, что стандартная ассортиментная линейка Molykote от компании Dow Corning, специализирующейся на смазочных материалах уже более полувека, насчитывает на сегодня… 7 тыс. (!) наименований продуктов. Она включает консистентные смазки и компаунды, пасты, антифрикционные покрытия, масла и дисперсии, а также многое другое. Материалы последнего поколения, сверхчистые минеральные масла и синтетические жидкости, объединяют «в одном флаконе» гидравлические, компрессорные и редукторные масла, цепные и многоцелевые масла, масла для вакуумных насосов.

Неслучайно смазочные материалы Molykote нашли широкое применение в автомобильной и авиационной, косметической и пищевой, химической и целлюлозно-бумажной промышленности. Они позволяют:

• •    повысить надежность работы оборудования;
• •    произвести унификацию смазочных материалов для различных узлов и механизмов;
• •    уменьшить удельный расход смазочных материалов;
• •    уменьшить интервалы межсервисного обслуживания.

Но, кроме постоянного пополнения ассортимента смазочных средств, технические умы не меньше озабочены и тем, как усовершенствовать средства их доставки в точку применения.

Смазочные устройства

С целью обеспечения максимально эффективной работы производимых ею подшипников американская компания The Timken Company наладила еще и широкий выпуск промышленных смазочных устройств. Они позволяют выбрать оптимальный способ и сократить время обслуживания подшипников, снизить операционные затраты.

Недавно на европейских складах компании появились модернизированные типы лубрикаторов, как называют устройства подачи смазки в подшипники. Это – лубрикатор рычажного типа с металлическим корпусом, лубрикатор со сменной батареей питания, лубрикаторы высокого давления (стандартный и предназначенный для сложных условий эксплуатации).

Лубрикатор рычажного типа с металлическим корпусом легко загружается смазочным материалом и не требует особого деликатного обращения. Лубрикатор с батареей питания (18 V) позволяет смазать большее число подшипников за меньшее время.

Стандартный лубрикатор высокого давления используется со смазочными контейнерами 5,5 м3, 19 м3, и 63 м3, в стационарных системах, включающих трубопроводы и шланги для смазок любых типов. Лубрикатор высокого давления, предназначенный для сложных условий эксплуатации при пониженных температурах, используется для всех типов смазок с контейнерами 19 м3, и 63 м3.

На автомате

На современных производствах процессу смазки шпиндельных систем станков и центров механизированной обработки уделяется особое внимание. Результатом смазки шпиндельных подшипников должны быть не только отличная производительность машинного узла в высокоскоростном режиме, но и невысокая нагрузка на окружающую среду.

В ответ на запросы потребителей японский производитель подшипников NTN Corp. вывел на рынок шпиндельный радиально-упорный шариковый подшипник с модифицированной встроенной системой смазки.

Некоторое время назад компания уже предлагала радиально-упорные шариковые подшипники с уплотнением для высокоскоростных режимов работы серии ULTAGE типа BNS. Однако для этого типа агрегатов рекомендовалось использование внешних систем смазки, что усложняло процесс обслуживания, было более энергоемким и требовало дополнительных затрат на оборудование.

Для эффективной работы нового подшипника не требуется внешних систем смазки. В его конструкции масляная смазка, первоначально находящаяся в отдельном резервуаре снаружи подшипника, вследствие изменения температуры агрегата в процессе эксплуатации автоматически поступает на дорожки качения. С новой системой смазки стало возможным обеспечить работу шпиндельного шарикового подшипника при нагрузках до 1,9 млн dmn без специального обслуживания. Инновационная система смазки получила название MOGS (Minimum Quantity base oil of Grease Supply).

Циркуляционная система

А вот решение для автоматической смазки подшипников от другого, не менее известного их производителя – компании SKF. Это насосная станция SM-100, представляющая собой комплексную полнофункциональную циркуляционную систему смазывания.

Такие системы используются в основном при высоких частотах вращения подшипников, когда применение пластичной смазки становится невозможным. Высокие частоты вызывают повышение температуры подшипников и снижают эффективность процесса смазывания. Зачастую основным фактором повышения температуры подшипникового узла является высокая температура производственного процесса. Например, температура горячих газов вызывает значительный нагрев подшипников, что требует большого количества масла для процесса охлаждения и поддержания вязкости масла в необходимом диапазоне.

Проблему решает насосная станция SKF SM-100. Она может использоваться как для обеспечения смазывания одной машины, так и нескольких с общим расходом масла, не превышающим 7 л/мин (для оборудования, требующего более высоких расходов масла, SKF предлагает маслостанции FlowLine). Заданный уровень давления в системе (до 10 бар) автоматически поддерживается за счет изменения частоты привода насоса. Отметим, что традиционная регулировка – с помощью переливного клапана – приводит к потерям энергии, износу компонентов системы и деградации масла.

Маслобак системы объемом 100 л оборудован подогревателем для контроля вязкости при холодном пуске системы. Воздушный охладитель масла позволяет понижать температуру очищенного масла, подаваемого в подшипники. Перепускной клапан уже сам собой заменяет фильтрующий в процессе работы системы. Вязкость масла в рабочих условиях варьируется в диапазоне 30-1 000 сСт, фильтрация обеспечивается на уровне 5 мкм.

К особенностям станции SM-100 следует отнести гибкую модульную конструкцию, эффективный теплообменник с принудительным воздушным охлаждением, электронный блок управления. Все компоненты маслостанции соединены трубной и электрической разводкой на предприятии-производителе в заводских условиях с последующим тестированием. Это позволяет значительно снизить расходы на монтаж и дополнительное техническое обслуживание, а также исключает протечки в контуре системы.

Метод «масло-воздух»

Наряду с классической смазкой механизмов, на промышленных предприятиях все чаще и успешнее применяют системы «масло-воздух». В таких системах масло от смазочной станции и воздух со скоростью 10-15 м/сек от компрессора подаются к масловоздушным питателям (МВП). И уже далее по отдельному, вторичному трубопроводу масляная пленка, образовавшая в МВП, нагнетается воздушным напором непосредственно к точкам смазки. Конструктивно количество вторичных трубопроводов может быть любым – это зависит от особенностей механизма.

параметры и требования	пластичная смазка	масляный туман	«масло-воздух»
расход смазочного материала (по данным фирм SKF, FAG,REBS)	Q = 0,003хВхD см3/ч (В – ширина подшипника, D – наружный диаметр)	Q = 0,0005хВхD см3/ч (нет точной дозировки)	Q = 0,00005хВхD см3/ч (абсолютно точная дозировка)
вязкость масел	–	Max 2,8х10-4 м2/сек	до 6,8х10-4 м2/сек и выше
герметизация	есть проблемы	низкая (невысокое избыточное давление воздуха)	высокая
обслуживание	необходимость выпаривания и промывки; плохой контроль подшипников	не требуется; удобный контроль	не требуется; удобный контроль
срок службы подшипников	нет увеличения срока	нет увеличения срока	увеличение срока в два-пять раз
риск	опасность возникновения пожара	опасность возникновения пожара	никакого риска
экология	загрязнение окружающей среды	загрязнение окружающей среды; наносит вред здоровью персонала	экологически чистая
возможности контроля	нет системы раннего предупреждения	нет системы раннего предупреждения	полный контроль над всеми параметрами системы
возможности применения
скорость (параметр быстроходности подшипников)	невысокая: 600 м/мин	высокая: более 1 000 м/мин	высокая: до 1 800 м/мин
область больших нагрузок	применение возможно	применение невозможно	применение возможно (особенно при использовании высоковязких масел)
высокая температура	возможно коксование и повышение температуры из-за пережирования	применение невозможно	применение возможно (отсутствие коксования)

Подаваемый из питателя тончайший масляный слой, который наносится на смазываемые детали, специалисты называют эластогидродинамической пленкой. Различают еще способы впрыскивания. Первый осуществляется через дюзы, представляющие собой специальные форсунки, – такой метод нанесения смазки специалисты определяют как «масляный туман». При втором способе масло наносится тоже микродозами, но с предварительным удалением воздуха, который буквально в последний момент выводится через специальный дренаж. Тем не менее, именно такой метод смазки называется «масло-воздух». Здесь надо учитывать тот факт, что отводимый воздух выполняет дополнительные функции – охлаждающую и очищающую, что очень важно, особенно при больших оборотах подшипников.

Сравнительные характеристики различных способов смазки приведены в таблице. Судя по ней, самым эффективным представляется метод «масло-воздух». Использующие его системы в разы увеличивают срок службы подшипников, являются экологически чистыми, безопасными для персонала и весьма экономичными – снижают расход смазывающих материалов на порядок.

Безусловно, доставка доз смазывающего вещества от одного питателя к разным точкам смазки потребовала от разработчиков создания простого и надежного распределительного устройства – делителя (ДП) масловоздушного потока. Реализуемые на пневматическом принципе ДП не имеют подвижных деталей и оттого стопроцентно надежны. В зависимости от количества точек смазки и объема подаваемого смазывающего вещества ДП бывают многоканальные на выходе с разными сечениями входных и выходных трубопроводов. Точечная доставка смазывающего вещества в дозируемых количествах, способность работать в особо загрязненных условиях и при запредельных физических и температурных нагрузках сделали метод «масло-воздух» поистине универсальным для любого промышленного производства.

Достоинства точной дозировки масла смазывающими микродозами (0,01 см3/мин), в т.ч. высоковязких жидких масел классов ISO VG 120-680 и выше, впрыскиваемых в подшипники прокатных станов, уже смогли по достоинству оценить российские металлурги. Улучшилось качество проката за счет отсутствия загрязнений, сократилось количество проверок узлов и ремонтов и, что особенно важно, снизилась себестоимость продукции.

Главными структурными элементами любой системы «масло-воздух» являются смазочные станции, питатели и делители потока. Назначение смазочных станций заключается в непрерывно-периодической подаче смазывающего материала к масловоздушным питателям, контроле и управлении системой в целом. Они включают в себя основной и дублирующий пневматический маслонасос, блок контроля и управления. Для нормальной работы пневматики в смазочные станции подается очищенный воздух под давлением 0,25-0,63 МПа. Примером отечественных станций можно назвать модели 2СП-2П и 5СП5-2П производства НПО «Горметаллургсервис».