Основы применения смазки в подшипниках

Одним из непременных условий эффективной и продолжительной работы любого подшипника является его своевременное и правильное смазывание. Подшипники, смазка которых выбрана случайным образом, никогда не смогут сравниться по надежности, энергоэффективности и долговечности с деталями, обслуживаемыми в точном соответствии с требованиями производителя. При этом нужно помнить, что играют роль не только характеристики, которыми обладает смазочный материал, но и его правильно подобранное количество, а также то, насколько правильно проводилось смазывание.

Сегодня в механике используют разные типы смазок подшипников: масла, пластичные смазки, твердые вещества и даже различные газы. Каждый вид смазок предназначен для применения в определенных условиях, при этом на выбор влияет огромное количество параметров.

Масло

Наиболее распространенным типом смазки является масло. Его применяют в подшипниках, работающих с большими скоростями и при достаточно высоких температурах. Тонкая смазочная пленка масла, образующаяся на парах трения, обеспечивает эффективное скольжение с минимальным коэффициентом трения, а циркуляция жидкости, происходящая когда подшипниковый узел работает в нормальном режиме, гарантирует качественный отвод  тепла в окружающую среду. Различают три типа масел:

• Синтетическое, изготовленное на основе полимеров и органических кислот;
• Минеральные, производимые из продуктов переработки нефти;
• Полусинтетические, в основе которых лежат два упомянутых выше типа.

Синтетические масла представлены тремя основными типами: эфирные, полигликолевые (ПАГ) и самые химически сложные - полиальфаолефиновые (ПАО). Выбор синтетических масел оправдан в случае, если узел работает в условиях больших перепадов температур, так как они сохраняют свою консистенцию при любых условиях. Кроме этого, они стойки к агрессивным воздействиям.

Эксплуатационные свойства масел минерального происхождения позволяют использовать их при относительно стабильной температуре. Они хорошо показывают себя и во влажной среде, не изменяя своих рабочих свойств. Среди преимуществ этих смазок можно назвать их лояльность к резиновым и пластиковым деталям, которые в минеральной среде служат гораздо дольше. Масла из нефтепродуктов всегда содержат модифицирующие присадки, так как в чистом виде срок их службы крайне невысок.
Полусинтетические масла объединяют в себе преимущества синтетических и минеральных масел. Они не только не боятся перепадов температур и воды, но и защищают подшипники от коррозии.

Пластичные смазки

Пластичный смазочный материал – это технические мази с разным составом и консистенцией, снижающие трение и защищающие детали опорного узла от внешних воздействий. Эти материалы очень разнообразны и область их применения охватывает все отрасли человеческой деятельности. Они выпускаются для использования в самых различных условиях: при малых, средних и больших скоростях, в условиях вибраций и ударных нагрузок, экстремальных температур. Консистентный тип позволяет этой смазке эффективно удерживаться на любых поверхностях, в том числе вертикальных. Материалы пластичного типа различают по факторам, для которых их выпускают:

• Универсальные;
• Смазки для низких температур;
• Составы для высоких температур;
• Для подшипников качения, вращающихся с большой частотой;
• Для деталей, работающих в агрессивной среде;
• Используемые при тяжелых и экстремально тяжелых нагрузках;
• Шумоподавляющие смазки.

Как правило, в пластичных смазках содержится от 70 до 90% базового вещества, в роли которого выступают масла минерального или синтетического типа и 10-15% вещества-загустителя. Встречаются и смазки на водной основе, которые производят для пищевой и фармацевтической промышленности. Кроме этого, консистентный материал включает в себя до 5% присадок, задающих ему важные для эксплуатации свойства. Например, смазка высокотемпературная для подшипников обычно содержит кальциевые и графитные добавки.

Твердые смазки

Эксплуатируемый в экстремальных условиях подшипник скольжения, смазка которого маслом или пластичным материалом невозможна, может использовать твердую смазку. Такое решение характерно для особых условий, в которых трудно сохранить рабочие свойства других видов смазки: радиация, вакуум, экстремально низкие температуры. Приборостроение, тяжелое машиностроение и авиакосмическая отрасль – это сферы человеческой деятельности, где работа таких опор наиболее востребована.

К твердым материалам относят тефлон (политетрафторэтилен, ПТФЭ), графит, мягкие цветные металлы (цинк, медь) и дисульфид молибдена (MoS2). Каждое из этих веществ способно работать как смазка опорного подшипника в условиях, в которых не может находиться ни масло, ни пластичные материалы. Например, дисульфид молибдена показал высокую эффективность как в атмосфере, так и в инертной среде. Максимальная температура, при которой его слой сохраняет антифрикционные свойства в инертных газах, составляет +1100 °С, а в обычной атмосфере - +400 °С.

Еще большей термостабильностью в подшипниках скольжения обладает графит. Это вещество работает как смазка даже при +600 °С. Его служба в сильно греющихся узлах возможна и при +2000 °С, но в том случае, если используются особые стабилизирующие присадки. Для тефлона пределом нагревания считается +250 °С, при условии, что нагрузка на подшипник будет не слишком большой. Что касается цветных металлов, то их рекомендации в применении могут быть самыми обширными. Медь, индий, цинк, серебро и золото имеют очень низкий коэффициент трения, как в атмосфере, так и в вакууме. Порошки из этих металлов сохраняют свои рабочие характеристики при +1000 °С.

Смазка подшипников газами

Газовой смазкой называют слой газа, разделяющий две поверхности трения, находящиеся в движении относительно друг друга. В современной механике широко используются для этого воздух, азот, хладон, неон и водород. Встретить подшипники скольжения, смазываемые газами, можно в высокоскоростных газовых турбинах, турбокомпрессорах, в опорных элементах осей сверхточных измерительных приборов, а также в оборудовании для атомной энергетики. Эта смазка бывает трех видов:

• Газодинамическая, разделяющая две поверхности подшипника за счет давления, появившегося благодаря смещению деталей;
• Газостатическая, работающая благодаря нагнетанию газа в зазоры опоры под давлением до 0,3 МПа;
• Газостатодинамическая, или гибридная, объединяющая технологии предыдущих двух.

Из этих трех видов газовой смазки, гибридный тип можно назвать наиболее универсальным.  Важной особенностью всех решений, использующих газы, является то, что при повышении температуры в подшипнике при неизменном давлении, вязкость газов неизменно возрастает. Благодаря этому, нагревание опорного узла лишь повышает несущие способности смазочного слоя.