Самосмазывающиеся подшипники: что это такое и почему они долговечны

По данным Научно-исследовательского института электроэнергетики, во вращающихся машинах отказ подшипников является основной причиной незапланированных простоев. По оценкам Научно-исследовательского института электроэнергетики, на него приходится от 40 до 50 процентов всех отказов электродвигателей во всем мире. Самосмазывающиеся подшипники были разработаны специально для устранения ошибок смазки, которые влияют на эту статистику. Понимание того, что это такое, как на самом деле работает смазка внутри подшипника и что приводит к преждевременному выходу из строя подшипников, дает инженерам по техническому обслуживанию и проектировщикам оборудования основу для принятия правильного решения по спецификациям каждый раз.

Что такое самосмазывающийся подшипник?

A самосмазывающийся подшипник — это подшипник скольжения, предназначенный для работы без какой-либо внешней смазки — без смазки, без масла, без интервалов технического обслуживания. Это достигается за счет включения смазочного материала непосредственно в его структуру либо в виде твердой добавки в материале подшипника, либо в виде пористой матрицы, которая выделяет масло под давлением и при нагревании, либо в виде встроенной гильзы, которая переносит тонкую смазочную пленку на вал при его вращении.

Определение, которое имеет значение с инженерной точки зрения: самосмазывающийся подшипник — это любой подшипник, трибологические характеристики которого полностью поддерживаются материалами или конструкциями, расположенными внутри самого подшипника, без зависимости от внешней смазки в течение его номинального срока службы.

Нужно ли смазывать подшипники?

Стандартные подшипники качения — шарикоподшипники, роликоподшипники, конические подшипники — требуют смазки без исключения. Без смазочной пленки, отделяющей тела качения от дорожки качения, контакт металла с металлом происходит в течение нескольких секунд после запуска, вызывая выделение тепла, точечную коррозию на поверхности и ускоренный износ, что приводит к выходу из строя.

Смазка в обычном подшипнике выполняет одновременно четыре функции:

• Образует гидродинамическую пленку, которая предотвращает прямой контакт металла между телами качения и дорожками качения.
• Отводит тепло, выделяемое при контакте качения и внутреннем трении.
• Защищает внутренние поверхности от окисления, попадания влаги и агрессивных технологических сред.
• Приостанавливает и вымывает остатки износа и частицы загрязнений до того, как они вызовут абразивное повреждение.

Критическое различие: самосмазывающийся подшипникs выполняют все четыре функции посредством своей материальной структуры, а не посредством периодического обслуживания. Подшипник из спеченной бронзы выпускает накопленное масло в рабочих условиях; подшипник с футеровкой из ПТФЭ передает переносящую пленку на вал; подшипник с графитовыми пробками выделяет смазку при высоких температурах, тогда как обычная смазка не работает. Смазка встроена, а не добавляется извне.

Почему подшипники выходят из строя: шесть основных причин

Программа анализа отказов подшипников SKF, основанная на более чем 100-летнем опыте эксплуатации, объясняет примерно 80 процентов преждевременных отказов подшипников причинами, которые можно было предотвратить. Понимание этих коренных причин является первым шагом к определению того, является ли самосмазывающийся подшипник или подшипник с традиционной смазкой является правильным выбором для данного применения.

Только отказы, связанные со смазкой, составляют более трети всех преждевременных отказов подшипников в полевых условиях. Это основной инженерный случай самосмазывающийся подшипникs в приложениях, где доступ для обслуживания ограничен, интервалы смазки трудно соблюдать или рабочие условия (высокая температура, высокая влажность, химическое воздействие) быстро разрушают обычные смазочные материалы.

Загрязнение: тихий ускоритель отказов

Загрязнение – наиболее недооцененный вид отказа подшипников в промышленных условиях. Одной частицы твердого мусора размером всего на 1 микрон больше, чем толщина смазочной пленки подшипника, достаточно, чтобы вызвать образование вмятин на поверхности дорожки качения. На цементных заводах, сталелитейных заводах и горнодобывающих предприятиях переносимый по воздуху кремнезем и металлический мусор создают условия загрязнения, которые сокращают срок службы подшипников на 75 процентов и более по сравнению с условиями испытаний в чистой комнате — независимо от качества смазки.

Запечатанный самосмазывающийся подшипникs Конструкция из полимера или композита из ПТФЭ дает здесь структурное преимущество: здесь нет ни смазочных ниппелей, ни открытых отверстий, ни интервалов технического обслуживания, требующих нарушения целостности уплотнения. Подшипник представляет собой закрытую систему от установки до конца срока службы.

Часто задаваемые вопросы

Можно ли использовать самосмазывающиеся подшипники в высокоскоростных приложениях?

Это зависит от типа подшипника. Подшипники из спеченной, пропитанной маслом бронзы хорошо работают при средних и высоких скоростях (значения PV до 1,8 МПа·м/с для стандартных марок). Композитные подшипники из ПТФЭ лучше подходят для колеблющихся или медленно вращающихся устройств, где образование гидродинамической пленки ограничено. Подшипники с графитовыми пробками обычно ограничены низкими скоростями, но превосходно работают в условиях высоких температур. Прежде чем указывать, всегда сверяйте номинальное значение PV (давление-скорость) подшипника с совокупной нагрузкой и скоростью вашего приложения.

Как узнать, что самосмазывающийся подшипник нуждается в замене?

Ключевые индикаторы включают повышенный рабочий шум или вибрацию, измеримый люфт вала за пределами установленного рабочего зазора подшипника, повышенную рабочую температуру выше базовой линии или видимый износ контактной поверхности вала. Для типов из спеченного металла замена показана, когда толщина стенки подшипника достигает примерно 80 процентов от расчетной. Перед выходом из строя полимерные подшипники обычно демонстрируют видимый поверхностный износ или изменение размеров отверстия.

Подходят ли самосмазывающиеся подшипники для пищевой промышленности?

Да — самосмазывающиеся подшипники на полимерной основе из сверхвысокомолекулярного полиэтилена, ацеталя или PTFE, соответствующего требованиям FDA, широко используются в пищевой промышленности и производстве напитков именно потому, что они исключают риск загрязнения смазки или масла, попадающих в поток продукта. Они устойчивы к коррозии, легко чистятся, нетоксичны и не требуют смазки, что может создать проблемы с соблюдением требований безопасности пищевых продуктов. Перед установкой в ​​зоне контакта с пищевыми продуктами всегда подтверждайте соответствие FDA или EU 10/2011 для конкретного сорта полимера.

Каков типичный срок службы самосмазывающегося подшипника по сравнению со смазанным подшипником?

В идеальных условиях и правильной смазке высококачественный подшипник качения может превзойти самосмазывающийся подшипник скольжения в расчете на цикл. Однако в реальных условиях эксплуатации, где техническое обслуживание меняется, в суровых условиях или в недоступных точках установки самосмазывающиеся подшипники неизменно обеспечивают более длительный фактический срок службы. Исследования полевых данных SKF и NSK показывают, что переход от подшипников со смазкой к самосмазывающимся вариантам в горнодобывающих конвейерах увеличил среднее время между заменами в 2,5–4 раза, в первую очередь за счет исключения случаев отказа смазки.