Выбор способов смазки и смазки для подшипников качения

Смазку подшипников качения в редукторах общего назначения и других механизмах промышленного оборудования осуществляют жидкими маслами и консистентными пластичными мазями. Наиболее благоприятные условия для работы подшипников при окружной скорости шейки вала υ>5 м/с обеспечивают жидкие масла. Преимущества их заключаются в высокой стабильности, меньшем сопротивлении вращению, способности отводить теплоту и очищать подшипник от продуктов износа. Жидкая смазка более эффективна в отношении уменьшения потерь на трение и охлаждение подшипника. При смазке подшипников масляной ванной уровень масла во избежание повышенных потерь мощности должен быть не выше центра нижнего шарика или ролика (рис. 1).

Рис. 1. Уровень масла

На практике подшипники стремятся смазывать тем же маслом, которым осуществляется смазывание деталей передач механизма.

При смазке подшипников разбрызгиванием из масляной ванны, обычно расположенной ниже подшипников, масло захватывается и разбрызгивается одним из быстро вращающихся колес или закрепленным на быстроходном валу кольцом с лопастями (крыльчаткой) или специальными шестернями, дисками.

Подачу жидкого масла к подшипникам качения горизонтальных валов осуществляют при частоте вращения n<10000 мин^-1 масляной ванной или разбрызгиванием, а к быстроходным валам – масляным туманом или капельной смазкой. Туман получается от распыления масла инжекторами (по принципу пульверизатора). Такая смазка обеспечивает хорошее охлаждение подшипников, а избыточное давление препятствует проникновению в подшипник пыли.

Жидкое масло легче заменить без разборки узла. Недостаток жидких масел заключается в том, что необходимо применять сложные по конструкции уплотнения.

При окружной скорости шейки вала υ<5 м/с или когда по тем или иным причинам для подшипников нельзя использовать масло, которым смазывают передачи, то смазывание их производят индивидуально пластичными мазями (табл. 1).

Таблица 1. Масла, применяемые для подшипников качения

Пластичные смазки лучше, чем жидкие масла, защищают подшипник от коррозии, особенно при длительных перерывах в работе. Для их удержания в подшипнике и корпусе не требуются сложные уплотнения. При выборе пластичной смазки учитывают рабочую температуру подшипникового узла и наличие в окружающей среде влаги. В узлах с интенсивным тепловыделением пластичные смазки не применяют из-за недостаточного отвода теплоты от трущихся поверхностей.

Консистентные мази закладывают в камеры корпусов подшипников на 1/3 ÷ 2/3 их свободного объема и периодически восполняют.

1. Жидкие смазочные материалы для подшипниковых узлов

Жидкие смазочные материалы (минеральные масла) получают из мазутов – остатков первичной переработки нефти. После перегонки мазута под вакуумом и очистки масла приобретают необходимые эксплуатационные свойства, в частности стабильность против окислительного действия кислорода воздуха. Улучшение отдельных сортов и марок минеральных масел, применяемых для смазки подшипников качения, достигается добавлением в небольших количествах (от 0,01 до 10%) различных химических соединений – присадок. Присадки уменьшают изнашивание рабочих поверхностей качения, снижают потери на трение и усиливают смазочные свойства масел (особенно в подшипниках, работающих с большими нагрузками, так как прочность масляной пленки в зоне контакта поверхностей качения является в этих случаях одним из основных условий нормальной работы механизма). Применяют присадки также для повышения вязкости и улучшения вязкостно-температурных свойств масел, для тяжело нагруженных механизмов, работающих в условиях большого перепада температур, для улучшения подвижности масел при низких температурах, для большей устойчивости против действия кислорода воздуха, для работы при повышенных температурах.

Минеральные масла более стабильны, чем пластичные смазки; их можно применять при более высокой частоте вращения (в частности, для систем смазки с помощью масляного тумана и впрыскивания в опорах с высокоскоростными подшипниками качения), они могут в течение длительного времени работать при высоких температурах, не теряя при этом смазочных свойств. Минеральные масла употребляются при весьма низких температурах, не проявляя склонности к заметному загустению и не вызывая больших энергетических потерь мощности двигателя на перемешивание. Минеральные масла по сравнению с пластичными смазками обладают значительно меньшим внутренним трением, что обусловливает возможность их применения в высокоточных приборах, чувствительных к повышенному трению в опорах, обеспечивают возможность полной смены смазки без разборки подшипникового узла, позволяют применять системы циркуляционной подачи.

2. Пластичные смазки для подшипников качения

2.1. Рекомендации по применению основных типов пластичных смазок

Смазки общего назначения для средних температур

Солидол синтетический по ГОСТ 4366-76*. Коричневая мазь, состоящая из индустриального или веретенного масла, загущенного гидратированными кальциевыми мылами синтетических жирных кислот. Водостоек и достаточно хорошо сохраняет стабильность при хранении. Используется в подшипниковых узлах машин и механизмов различного назначения. В тяжело нагруженных опорах сохраняет работоспособность при температуре до 50°С. При температуре выше 65-70°С смазка необратимо распадается.

Солидол С – наиболее распространенный сорт пластичной смазки. Применяется в качестве летней и зимней смазки подшипников в механизмах общего назначения, транспорта, сельскохозяйственной техники. Недостаток смазки – ограниченная механическая стабильность.

Пресс-солидол обладает лучшими низкотемпературными свойствами по сравнению с солидолом С, но имеет меньший предел прочности на сдвиг при 50°С.

Солидол жировой (универсальный среднеплавкий УС) по ГОСТ 1033-79. Желтая или коричневая мазь, изготовленная из индустриальных масел, загущенных кальциевыми мылами жирных кислот. По основным характеристикам близок к синтетическим, но обладает несколько лучшими вязкостно-температурными характеристиками.

Солидолы УС-1 и УС-2 по своим свойствам и области применения соответствуют синтетическим пресс-солидолу С и солидолу С.

Смазки общего назначения для повышенных температур (натриевые и кальциево-натриевые)

Работоспособны при 100-115°С, но ввиду склонности к термоупрочнению их рекомендуют применять при температуре не выше 100°С. Общий недостаток смазки этого типа – растворимость в воде. Выпускаемые промышленностью натриевые смазки близки друг к другу по составу и основным свойствам и, следовательно, взаимозаменяемы.

Консталин жировой (универсальный тугоплавкий УТ) по ГОСТ 1957-73*. Желтая или светло-коричневая мазь с мелкозернистой или слабоволокнистой структурой. По составу отличается отсутствием кальциевого мыла. Применяется для смазки подшипников качения, работающих при температуре до 120°С. Консталины УТ-1 и УТ-2 незначительно отличаются друг от друга и практически взаимозаменяемы.

Смазка автомобильная по ГОСТ 9432-60*. Желтая или коричневая мазь, изготовленная из масла индустриального И-12 загущенного натриево-кальциевыми мылами синтетических жирных кислот с добавлением сульфаната натрия, для снижения склонности смазки к термоупрочнению. Смазка имеет улучшенные низкотемпературные свойства, почти нерастворима в воде, но при длительном пребывании во влажной среде выделяет эмульсию. Благодаря пониженной вязкости при обычных температурных условиях лучше смазывает поверхности качения подшипника. Стабильна при хранении.

Смазки общего назначения для повышенных температур (литиевые)

Применяются (как и натриевые и натриево-кальциевые смазки) при повышенных рабочих температурах (до 120°С), при контакте с водой. Не рекомендуют применять при температурах ниже -40°С.

Смазка ВНИИ НП-242 по ГОСТ 18142-80. Мягкая черная мазь, изготовленная из масла индустриального 50, загущенного литиевым мылом стеариновой кислоты с добавлением дисульфида молибдена. Используется для смазки подшипников электродвигателей.

Смазка ЭШ-176 по ТУ 38 10196-70. Изготовляется из смеси масел веретенного АУ и МС-20, загущенной литиевым, цинковым и свинцовым мылами жирных кислот и касторового масла. Недостаточно морозостойка. Применяется для смазки подшипников электродвигателей.

Смазки многоцелевые (универсальные)

Пригодны для использования в широком диапазоне скоростей, температур и нагрузок. Практически их могут применять взамен почти всех подшипниковых смазок (кальциевых, натриевых, натриево-кальциевых и литиевых). Водостойки (нерастворимы даже в кипящей воде). Обладают хорошими консервационными свойствами.

Литол-24 по ГОСТ 21150-87. Мягкая мазь вишневого цвета, изготовленная из масел, загущенных литиевым мылом. Водостойка, механически стабильна в течение длительного времени работы. Используют в подшипниковых узлах автотранспорта, электрооборудования и т. д.

Фиол-1, Фиол-2, Фиол-3, Фиол-2М по ТУ 38-1-01-283-75.

Смесь масел веретенного АУ и индустриального, загущенная литиевым мылом. По своим свойствам и области использования смазка Фиол-2М схожа с Литол-24, но обладает повышенной морозостойкостью и имеет улучшенные противозадирные свойства.

Смазки высокотемпературные

Смазки сохраняют свою работоспособность при максимальной температуре до 250°С. Изготовляются из дефицитных синтетических масел и специальных загустителей, поэтому нерационально их использование в тех случаях, когда можно применить смазки обычных типов.

Униол-1 по ТУ 201150-73. Мягкая коричневая мазь, изготовленная из масла МС-20, загущенного комплексным кальциевым мылом синтетических жирных кислот. Обладает хорошей коллоидной стабильностью. Применяется в тяжело нагруженных опорах механизмов металлургического оборудования, в шарнирах карданных валов. Обладает хорошими противозадирными свойствами. Недостаток смазки – склонность к упрочнению и гигроскопичность (поэтому она должна храниться в герметичной таре).

Смазка ЦИАТИМ-221 по ГОСТ 9433-80. Мягкая мазь белого или светло-серого цвета, изготовленная из полисилоксановой жидкости, загущенной комплексным кальциевым мылом стеариновой и уксусной кислот. Обладает хорошими низкотемпературными свойствами, нерастворима в воде. Гигроскопична: при поглощении воды из влажного воздуха уплотняется, а ее эксплуатационные свойства снижаются. Обладает плохими противоизносными свойствами, поэтому не рекомендуется для смазки тяжело нагруженных подшипников, работающих со значительными потерями на трение скольжения (радиальных игольчатых бессепараторных, упорных с цилиндрическими и коническими роликами). Химически смазка весьма стабильна и инертна по отношению к резине: в этом ее преимущество при использовании в опорах с резиновыми контактными уплотнениями. Обладает удовлетворительной коллоидной стабильностью и незначительной испаряемостью. Смазка способна длительное время сохранять свои эксплуатационные свойства, поэтому ее рекомендуют для опор механизмов периодического действия, а также для опор, работающих в течение длительного времени без смены и пополнения смазки. Применяется также для подшипниковых опор самолетов, электродвигателей.

Смазка ВНИИ НП-207 по ГОСТ 19774-74*. Мягкая коричневая мазь, изготовленная из смеси кремнийорганической смазки и синтетического углеводородного масла, загущенной комплексным кальциевым мылом синтетических жирных кислот. По своим свойствам близка к смазке ЦИАТИМ-221, существенно превосходит ее по сроку службы в опорах с подшипниками качения (в течение 1000-3000 ч сохраняет работоспособность при 1000 об/мин), но имеет худшую морозостойкость.

Смазка ВНИИ НП-221 по ТУ 38-1-01-173-71. Мягкая мазь черного цвета, изготовленная из полисилоксановой жидкости, загущенной сажей. Работоспособна при 250°С, но при длительном нагреве происходят ее термоупрочнение и ухудшение механической стабильности вплоть до полного разжижения при перемешивании. Имеет хорошую морозостойкость (работоспособна при температуре до -60°С) и высокие противозадирные свойства. Рекомендуют для тихоходных подшипниковых опор с тщательной герметизацией узла для защиты от утечек.

Смазка ВНИИ НП-246 по ГОСТ 18852 -73. Очень мягкая синяя мазь, изготовленная из полисилоксановой жидкости, загущенной пигментом. Обладает высокой термической стабильностью, сохраняет работоспособность при 200°С (с кратковременным перегревом до 250°С). Имеет хорошую морозостойкость – до -80°С, может применяться в высоком вакууме и при высокой частоте вращения. Имеет малый предел прочности при 20°С, поэтому применяют в малонагруженных опорах.

Смазка ПФМС-46 по МРТУ 602-531-68. Плотная черная паста – смесь полисилоксановой жидкости с коллоидно-графитовым препаратом. Обладает высокими противозадирными свойствами, поэтому рекомендуют для подшипников качения, работающих с большими потерями на трение. Основные свойства и область применения те же, что и для смазки ВНИИ НП-221.

Графитол по ТУ 38-2-01-172-74. Мягкая черная мазь, изготовленная из масла МС-20, загущенного силикагелем и окисью алюминия с добавлением графита. Обладает хорошими противозадирными свойствами, работоспособен при широком диапазоне температур. Применяют для высокотемпературных опор, для смазки шарнирных подшипников.

Силикон по ТУ 38 УССР 201149-73. Изготовляется из полисилоксановой жидкости, загущенной силикагелем с добавлением касторового масла. Имеет хорошие противоизносные свойства, удовлетворительную водостойкость. Применяется для смазки малонагруженных подшипников высокотемпературных опор.

Смазки низкотемпературные

Предназначены для работы в условиях низких температур (до -60°С).

Смазка ЦИАТИМ-201 по ГОСТ 6267-74. Мягкая желтая или светло-коричневая мазь, изготовленная из приборного масла МВП, загущенного литиевым мылом стеариновой кислоты. Наиболее распространенная низкотемпературная смазка подшипниковых опор. Достаточно водостойка. Имеет относительно низкую коллоидную стабильность. Не рекомендуется для применения в тяжело нагруженных опорах, так как при механическом воздействии снижаются ее предел прочности и вязкость. Используется в радиальных шарикоподшипниках с двумя защитными шайбами типа 80000.

Смазка ЦИАТИМ-203 по ГОСТ 8773-73. Темно-коричневая мазь, изготовленная из трансформаторного масла, загущенного литиевым мылом. Работоспособность смазки при нормальных температурах ниже, чем у ЦИАТИМ-202. Благодаря лучшим низкотемпературным свойствам широко употребляют в подъемно-транспортном оборудовании, электродвигателях, работающих на открытом воздухе.

Смазка МС-70 по ГОСТ 9762-76. Коричневая мазь, изготовленная загущением приборного масла МВП бариевым и алюминиевым мылами стеариновой кислоты. Обладает хорошими низкотемпературными свойствами, высокой водостойкостью. Предназначена для механизмов, непосредственно соприкасающихся с морской водой, но применяется и для смазки подшипников наземного оборудования в тех случаях, когда требуются хорошие низкотемпературные свойства и высокая защитная способность.

Смазки для электромеханических приборов

Смазка ОКБ-122-7 по ГОСТ 18179-72. Коричневая мазь, изготовленная из смеси этилсилоксановой жидкости и масла МС-14, загущенной церезином и литиевым мылом стеариновой кислоты. Обладает вполне удовлетворительной водостойкостью, защитными свойствами, коллоидной и химической стабильностью. Используется для периодической смазки приборов и механизмов, причем интервал между сменой смазки может достигать 10 лет. Имеет хорошие консервационные свойства.

Смазка ЦИАТИМ-202 по ГОСТ 11110-75. Мягкая желтая или светло-коричневая мазь, изготовленная из смеси масел трансформаторного и авиационного МС-14, загущенной литиевыми мылами жирных кислот. Близка по своим эксплуатационным характеристикам к смазке ЦИАТИМ-201, но уступает ей по низкотемпературным свойствам. Имеет хорошую коллоидную стабильность, водостойкость, защитную способность.

Смазка ВНИИ НП-257 по ГОСТ 16105-70. Мягкая черная мазь, изготовленная из смеси полисилоксановой жидкости с эфиром, загущенная комплексным натриевым мылом стеариновой кислоты и нитрита натрия. Имеет хорошие низкотемпературные свойства. Недостаток смазки – растворимость в воде. Применяется для малонагруженных подшипников, в частности для работы в высоком вакууме.

Смазка ВНИИ НП-274 по ГОСТ 19337-73. Светлая мягкая мазь, состоящая из хлорсилоксановой жидкости, загущенной литиевым мылом оксистеариновой кислоты. Имеет хорошие низкотемпературные характеристики (сохраняет работоспособность до -80°С). Используется при высоком вакууме. Применяется для смазки шарикоподшипников, работающих с частотой вращения до 30000 мин-1.

Гироскопические смазки

Смазка ВНИИ НП-228 по ТУ 38-1011144-88. Мягкая светлокоричневая мазь, состоящая из смеси диоктилсебацината и масла МС-14, загущенного комплексным натриевым мылом стеариновой кислоты и нитрата натрия. Отличаются высокой степенью очистки. Используется главным образом для смазки подшипников роторов гироскопов. Работоспособна при частоте вращения до 60000 мин^-1.

Смазка ВНИИ НП-260 по ГОСТ 19832-74. Мягкая коричневая мазь. Состав, эксплуатационные характеристики и область применения в основном те же, что и у смазки ВНИИ НП-228, но имеет более высокий ресурс работы.

Смазки индустриальные

Смазка СИОЛ по ТУ 38-101-52-74. Изготовляется из смеси масел индустриального и веретенного, загущенной гидрофобизированным силикагелем. Отличается высокой водостойкостью. Не рекомендуют для работы при температуре выше 130°С. Имеет посредственные консервационные свойства. Применяется в высокоскоростных подшипниках электроверетен прядильных машин, для работы при частоте вращения до 16000 мин-1 без смены смазки в течение длительного времени.

Смазки железнодорожные

Смазка железнодорожная ЛЗ-ЦНИИ по ГОСТ 39791-74. Изготовляется из смеси масел веретенного и индустриального, загущенной натриевыми и кальциевыми мылами и касторового масла. Обладает повышенными противозадирными и противоизносными свойствами. Имеет низкую водостойкость, склонность к термоупрочнению. Работоспособна при низких температурах. Предпочтительна по сравнению с другими пластичными смазками для работы в радиальных подшипниках с короткими цилиндрическими роликами при восприятии бортами колец осевых нагрузок, в частности, в буксах подвижного состава.

Смазка для роликовых подшипников ЖРО по ТУ 32-ЦТ-520-73. Коричневая мазь, изготовляемая из масла веретенного АУ, загущенного литиевым мылом стеариновой и олеиновой кислот. Водостойка. Обладает улучшенными противозадирными свойствами. Применяется в подшипниковых опорах букс локомотивов, обеспечивая их длительный пробег без смены смазки (3000-5000 тыс. км), тяговых электродвигателей.

Смазки специализированные автомобильные

Смазка ЛЗ-31 по ТУ 38-1011144-80. Изготовляется из синтетического масла, относящегося к классу сложных эфиров. Неводостойка. Благодаря хорошим вязкостно-температурным свойствам может применяться в широком интервале температур. Закладывается в герметизированные шарикоподшипники типа 80000 при их сборке на подшипниковом заводе. Применяется в выжимных подшипниках сцепления.

Смазка N 158 по ТУ 38-101320-72. Мягкая синяя мазь, изготовляемая из масла МС-20, загущенного литиево-калиевыми мылами стеариновой кислоты и касторового масла. Работоспособна в течение длительного времени при температуре до 90-100°С, допуская кратковременный перегрев до 120°С; имеет плохие низкотемпературные свойства. Применяется в электрооборудовании автомобилей, тракторов и сельскохозяйственных машин. Рекомендуется для смазки игольчатых подшипников, устанавливаемых в шарнирах карданных валов без замены в течение длительного времени.

2.2. Указания по выбору пластичной смазки

Необходимый объем пластичной смазки (см3) для заправки в подшипниковый узел:

где De – средний диаметр подшипника, мм; В – ширина радиального подшипника или высота упорного подшипника, мм; J – коэффициент заполнения, зависящий от внутреннего диаметра подшипника d (табл. 2).

Таблица 2. Значения коэффициента заполнения

Добавлять пластичную смазку по мере потери смазочных свойств некоторой ее части, непосредственно соприкасающейся с подшипником и увлекаемой им во вращение, можно шприцем (через пресс-масленки) или колпачковыми масленками (путем закладки в них свежих порций смазки и подачи ее завинчиванием крышки масленки).

Периодичность смены масел в картерах при работе подшипников качения – по табл. 3.

Таблица 3. Периодичность смены масел в картерах при работе подшипников качения

Количество периодически добавляемой пластичной смазки:

где Q – количество смазки, добавляемой через отрезок времени h, ч; D – наружный диаметр подшипника, мм; В – ширина радиального или радиально-упорного подшипника или высота упорного подшипника, мм.

Излишнее количество смазки вызывает повышение температуры узла. Поэтому, если при соблюдении заданного режима подачи смазки наблюдается резкое повышение температуры, необходимо проверить сборку конструкции узла, не добавляя смазки.

Основные факторы, влияющие на выбор типа смазки

При выборе типа смазки для подшипникового узла необходимо учитывать следующие факторы.

1. Размеры подшипника и частоту его вращения. Для подшипников, работающих при окружных скоростях до 4-5 м/с, можно применять как жидкие, так и пластичные смазки. При больших окружных скоростях рекомендуются жидкие смазки. Чем выше окружная скорость, тем меньше должна быть вязкость жидкой смазки. Для пластичных смазок – чем выше окружная скорость, тем меньше должна быть консистентность смазки.
2. Величину нагрузки, действующей на подшипник. Устойчивость (прочность) масляной пленки минеральных масел повышается с увеличением их вязкости, а для смазок – с увеличением их консистентности. Поэтому чем выше нагрузка, тем большей вязкостью (консистентностью) должны обладать применяемые масла (смазки).
3. Рабочую температуру подшипникового узла. Вязкость (или консистентность) смазок с повышением температуры понижается. Для подшипников, работающих при низких температурах (ниже 0°С), следует выбирать жидкие смазки с точкой застывания на 15-20°С ниже рабочей температуры с минимальной вязкостью. Для подшипников, работающих при 70-80°С, жидкие смазки должны обладать повышенной вязкостью, а пластичные – повышенной консистентностью. Для подшипников, работающих при температуре выше 70-80°С, следует применять жидкие смазки с наибольшей вязкостью.
4. Состояние окружающей среды. Для подшипников, работающих в среде, загрязненной вредными газами, парами и другими веществами, рекомендуется использовать пластичные смазки, учитывая при этом влияние окружной скорости, температуры и др.