CC BY
13
СМАЗКА ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ, КАК СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ
ВЫХОДА МАШИН ИЗ СТРОЯ
Е.А. Костенков, студент М.А. Загайнов, студент Д.С. Кузнецов, студент
Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" имени Дмитрия Федоровича Устинова (Россия, г. Санкт-Петербург)
DOr.10.244n/2500-1000-2019-n569
Аннотация. В данной статье рассмотрена роль смазки в подшипниках качения. Внимание акцентировано на сравнении разных смазок. В статье приведено два примера работы подшипников в разных средах и влияние смазки на них. В результате проведенной работы авторы выяснили, что при работе подшипников с более вязким маслом наблюдается меньший износ поверхностей.
Ключевые слова: подшипники, смазки, трансмиссия, машиностроение, масло.
Для обеспечения надежной работы подшипников качения жизненно важным и часто упускаемым из виду фактором является правильная смазка. Основная цель смазки состоит в том, чтобы отделить металлические поверхности компонентов подшипника тонкой смазочной пленкой для предотвращения износа. В тоже время, она уменьшает трение и поэтому диссипация силы, приводит к уменьшению энергопотреблении всей системы.
Смазка является важным элементом всей системы подшипников и должна быть тщательно продумана. Около 40% всех преждевременных отказов подшипников вызваны проблемами со смазкой. Причины этого различны и начинаются с ошибок, возникающих во время установки подшипников, а также неправильного обслуживания, таких как неспособность вовремя восстановить смазку. Другими критериями выбора подходящей смазки являются нагрузка на подшипник, рабочая температура, температура окружающей среды подшипников, диапазон скоростей подшипников и возможное загрязнение подшипников. Используя три примера применения, влияние смазки на работу подшипников проиллюстрировано ниже [1].
Несмотря на правильную обработку, установку и проектирование, могут возникать сбои, если не принимать во внимание проблемы в операционной среде. Вот не-
которые из важных деталей для рассмотрения:
- Воздушные загрязняющие элементы как пыль и грязь, которые могут загрязнить подшипник со временем. Правильные методы запечатывания в этих случаях необходимы.
- Агрессивные вторжения среды или воды. Уплотнение имеет решающее значение для правильной работы, и рекомендуются специальные уплотнения.
- Внешняя температура диктует много факторов, как высокотемпературная смазка, радиальный внутренний зазор, прерывистый или непрерывный ход и другие критерии, которые повлияют на жизнь подшипника.
- Прохождение электрического тока. В энергогенерирующем оборудовании важно быть внимательным к протеканию тока через элементы качения. В противном случае на опорных поверхностях могут образоваться ямки или рифления.
Для поддержания оптимальной работы подшипника необходимо проводить регулярные проверки. Во время работы сотрудник должен всегда проверять подшипник на наличие ненормального шума и/или вибрации. Анализ вибрации является частью мониторинга состояния, который может включать термографию, анализ вибрации с помощью таких инструментов, как вибрационная ручка, и анализ масла,
который может сравнивать текущие состояния подшипника с историческими данными и обеспечивать оценку оставшегося срока службы подшипника [2].
При проведении осмотра подшипник должен быть тщательно проверен и немедленно удален, если условия ухудшаются, прежде чем отказ станет катастрофическим. Если условия остаются такими же, то подшипники могут остаться в работе. Со временем изучение и регистрация типа отказа и его возможных причин поможет обосновать типы проблем подшипников, упомянутых выше, что приведет к меньшему количеству отказов как подшипника,
так и связанного с ним оборудования в будущем.
Цилиндрический роликовый подшипник в трансмиссии отбора мощности
В рамках теоретического рассмотрения подшипников в коробке передач отбора мощности (отбора мощности) смазка была исследована более подробно. Было обнаружено, что при данных рабочих условиях вязкость смазки была слишком низкой для формирования достаточно эффективной смазочной пленки. Логичным следствием этого был бы повышенный износ и сокращение срока службы.
Рис. 1. Внутреннее кольцо цилиндрического роликоподшипника после работы с избыточно подвижным маслом
В целях безопасности было проведено практическое испытание, в ходе которого две идентичные коробки передач были заполнены сравниваемыми смазочными маслами и работали в течение 500 часов. При последующем обследовании обесцвечивания и начальные признаки износа были хорошо видны на функциональных поверхностях подшипника с более текучим маслом (рис. 1). Подшипники, работающие с более густым маслом, не имели признаков износа (рис. 2).
Гипотеза, что более вязкое масло приведет к более высокому рассеиванию энергии, оказалось необоснованным. Наоборот: коробка передач с более вязким маслом показала более низкие потери и поэтому, также уменьшенную рабочую температуру. Это может дать лучшее разделением металлических поверхностей в процессе эксплуатации, что более чем компенсирует несколько более высокое трение жидкости.
Рис. 2. Внутреннее кольцо цилиндрического роликоподшипника после работы с достаточно вязким маслом
Сферические роликовые упорные подшипники в водяном насосе для тепловой электростанции
При испытательной эксплуатации большого насоса охлаждающей воды - бетононасоса, т. е. центробежного насоса с вертикальным валом в литом бетонном корпусе - осевой подшипник на приводном конце многократно превышал допустимую рабочую температуру, что приводило к автоматическому отключению. При ближайшем рассмотрении в качестве виновника было установлено использование неподходящей смазки для этого применения. Рассматриваемое масло было чистым гидравлическим маслом, которое никоим
образом не отвечало требованиям подшипника с точки зрения состава, т. е. добавок, или вязкости [3].
Высокая измеренная рабочая температура была прямым результатом металлического контакта и возникающего трения, особенно между боковыми поверхностями тел качения и направляющими кромками установочных шайб вала. Это привело к необратимому повреждению функциональных зон подшипников в течение короткого времени, фактически предотвращая надежную долгосрочную эксплуатацию. Подшипники пришлось заменить с большими затратами времени.
Рис. 3. Бетононасос с вертикальным валом
Путем замены масла на более подходящее по вязкости, выбранного по параметрам применения и оптимального для подшипников со сферическими подшипниками тяги ролика, было достигнуто надежное разъединение контактных поверхностей и низкая рабочая температура. В настоящее время завод работает без сбоев с 2009 года.
Вывод. Как видно из приведенных выше примеров, эксплуатационная надежность и долговечность подшипников может быть значительно повышена путем правильной оценки и регулировки смазки. Как правило, чем раньше будет решен вопрос смазки, тем легче и экономичнее можно будет решить проблему или избежать её.
Библиографический список
1. Спицын Н.А. Расчет и выбор подшипников качения: Справочник. - М.: Изд-во «Машиностроение», 1974. - 56 с.
2. Черменский О.Н., Федотов Н.Н. Подшипники качения: Справочник-каталог. - М.: Машиностроение, 2003. - 200 с.
3. Боуден Ф.П. Трение и смазка твердых тел. - М.: Изд-во «Машиностроение», 1968. -240 с.
LUBRICATION OF ROLLING BEARINGS AS A WAY TO PREVENT MACHINE
FAILURE
M.A. Zagaynov, Students E.A. Kostenkov, Students D.S. Kuznetsov, Students
Baltic State Technical University "Voenmeh" D.F. Ustinov (Russia, St. Petersburg)
Abstract. This article will discuss the role of lubrication in rolling bearings. Attention will be focused on the comparison of different lubricants. The article presents three examples of bearing operation in different environments and the effect of lubrication on them. As a result of this work, we found that when the bearings with more viscous oil there is less wear of the surfaces. Keywords: bearings, lubricants, transmission, mechanical engineering, oil.
