Technická I N F O R M A C E Kriteria výběru maziv pro valivá ložiska
Jak uvádí ve svém katalogu známý výrobce ložisek, mazivo ve valivém ložisku zamezuje bezprostřednímu styku valivého tělesa, ložiskového kroužku a klece ložiska, což chrání ložiska před opotřebením a korozí. Která kriteria jsou při výběru maziva rozhodující? Výrobci valivých ložisek ve svých podkladech nemají na tuto otázku jednotnou odpověď. Rovněž Pracovní list 2.4.1 Společnosti pro tribologii z října 1977 „Mazání valivých ložisek, vzájemný vztah maziva a konstrukčních prvků strojů“, obsahující mnoho charakteristik, dává najevo, že odpověď na tuto otázku je obtížná. Touto Technickou informací bychom Vám chtěli předložit stručný návrh výběru maziv pro valivá ložiska z pohledu výrobce maziv. Pro tyto účely jsou vhodné produkty tekuté i konzistentní a ve speciálních případech i pevná maziva. Z konstrukčních důvodů, zejména pak z důvodů vyšší ceny při použití maziva na utěsnění a zásobení ložiska, převažuje použití konzistentních, tedy plastických maziv. Z tohoto důvodu je tato Technická informace zaměřena převážně na plastická maziva pro valivá ložiska.
1. Pojmy a definice Pro všeobecné porozumění je nezbytné nejprve objasnit pojmy a definice uvedené ve druhé kapitole této Technické informace, které jsou pro správný výběr maziv nezbytné.
1.1 Údaje o valivém ložisku Tyto údaje, pokud se jedná o konkrétní ložisko, jsou uvedeny v katalogu valivých ložisek. 1.1.1
Únosnosti jsou hodnoty přípustného zatížení ložiska. Dynamická únosnost C [N] přípustné zatížení ložiska, při kterém je dosaženo nominální životnosti ložiska jeden milion otáček. Platí pro ložiska, která se při zatížení otáčejí.
03.0/08.83/01-1 EB
(10/00/Do)
TI 153 Strana 1/5
Statická únosnost Co [N] Přípustné zatížení pro ložiska v klidu, při nízkém počtu otáček nebo při kývavých pohybech, při kterém činí hodnota trvalé deformace 0,1 0/00 průměru valivého tělesa. 1.1.2 Mezní otáčky ng [min–1] (otáčky/min) Nejvyšší přípustná hodnota otáček určená experimentálně. Rozlišuje se mezi mezními otáčkami při mazání plastickým mazivem a mazáním olejem. 1.1.3 Koeficienty ložiska Korekční hodnoty, které zohledňují typ ložiska při výpočtu „ekvivalentního dynamického zatížení ložiska P“ X = radiální koeficient ložiska Y = axiální koeficient ložiska 1.1.4 Rozměry ložisek vnitřní průměr (průměr díry) d [mm] vnější průměr D [mm] šířka ložiska B [mm]
1.2 Údaje o stroji Tyto údaje musejí být poskytnuty konstruktérem stroje. 1.2.1 Zatížení ložiska F [N] radiální složka zatížení Fr [N] axiální složka zatížení Fa [N] 1.2.2
Provozní otáčky n [min–1] (otáčky/min)
1.3 Odvozené hodnoty Tyto hodnoty je nutno vypočítat z údajů o valivém ložisku (1.1) a o stroji (1.2). 1.3.1 Ekvivalentní dynamické zatížení ložiska P = X · Fr + Y · Fa [N] Je to konstantní zatížení dané velikostí a směrem, které má na životnost ložiska stejný vliv jako skutečné zatížení. TI153.DOC
Strana 2/5
1.3.2
Součinitel zatížení ložiska
f = 1 když
Fa / Fr ≤ 1
f = 2 když
Fa / Fr > 1
při zohlednění podílu kluzného tření. 1.3.3
Poměr zatížení
nebo součinitel zatížení
1/f . C/P f . P/C
Představuje stupeň využití neboli poměr přípustného a skutečného zatížení. 1.3.4
Poměr otáček n/ng nebo ng/n
Představuje stupeň využití neboli poměr mezních otáček k provozním otáčkám.
1.3.5
Střední průměr ložiska dm = (d + D) / 2
1.3.6
Otáčkový faktor
n . dm [min-1 . mm]
2.2 Všeobecné informace pro mazání valivých ložisek Dokonalé mazání vyžaduje úplné oddělení valivých těles a kroužků mazivem. Proto musí být hydrodynamická tloušťka filmu mazací kapaliny vyšší než výška nerovností (drsnost) valivých, případně kluzných dvojic. Je přibližně je rovnocenné, je-li k dispozici mazivo jako čistá kapalina, například ropný olej, nebo s upravenou konzistencí, například jako plastické mazivo zahuštěné mýdlem. Rozhodující je viskozita mazací kapaliny, která je u plastických maziv nazývána také jako „viskozita základového oleje“. Druh zahušťovadla sice ovlivňuje mazání také, zatím je však k dispozici jen několik experimentálních výsledků. Podle Münnicha [1] závisí mazání na viskozitě produktu, otáčkách a středním průměru ložiska. Jak je patrné z obrázku 2, měla by hodnota ukazatele stavu mazání ν⋅n⋅dm pokud možno být vyšší než 5⋅106 mm2/s⋅min-1⋅mm, zatímco při hodnotě nižší než 0,5⋅106 už není k dispozici prakticky žádný podíl mazacího filmu (ν = kinematická viskozita základového oleje v mm2/s, případně cSt).
odpovídá střední obvodové rychlosti a přímo souvisí s výběrem maziva.
Mazací oleje skupin C, CL a CLP dle DIN 51 517, díl 1 – 3, jsou v četných viskozitních třídách k dispozici v řadách našich olejů RENOLIN 200, RENOLIN CL, RENOLIN MR, RENOLIN B, RENOLIN CLP, RENOLIN CLPF SUPER.
2. Výběr maziv pro valivá ložiska 2.1 Všeobecné informace o výběru valivého ložiska
Dle grafu na obrázku 3 lze snadno a rychle stanovit nutnou provozní viskozitu, která umožní dokonalým mazáním docílit nejdelší možné životnosti valivých ložisek.
Při analýze nákladů bylo zjištěno, že v současné době je montováno více ložisek pro tak zvané mezní podmínky nebo přinejmenším pro vyšší zatížení. Zatímco dříve byl obvykle součinitel zatížení f . P/C menší než 0,1 neboli poměr zatížení 1/f . C/P větší než 10, je dnes součinitel zatížení nižší než 0,14, případně poměr zatížení vyšší než 7 ještě normální, viz pole c3 v grafu na obr. 1. Naproti tomu se dnes rozšiřuje použití ložisek pro nízká zatížení s vysokou měrnou rychlostí, to znamená n/ng je vyšší než 1, viz pole d4 v grafu na obr. 1.
Z ekonomických důvodů není možné vyrábět i plastická maziva v tak širokém sortimentu viskozit základových olejů. Je však vhodné a nutné pro každý druh maziva udávat otáčkový faktor n.dm, který zajistí na stykových plochách podíl mazacího filmu cca 30 %. Tento otáčkový faktor by měl být podkročen jen krátkodobě; za trvalého provozu by měl být třikrát až čtyřikrát vyšší. Při mazání plastickým mazivem je maximální přípustná hodnota otáčkového faktoru závislá na typu a rozměrech ložiska; to je nutno odvodit z údajů uvedených v katalogu valivých ložisek.
Pokud mají být agregáty a stroje s ložisky provozovány co nejdéle a bez velkých nákladů na opravy a údržbu, jsou toto podstatné důvody pro to, aby byla mazání valivých ložisek věnována ještě větší pozornost. TI153.DOC
Strana 3/5
2.3 Plastická maziva FUCHS pro valivá ložiska Jak vyplývá s odstavců 2.1 a 2.2, pro výběr plastických maziv je v prvé řadě rozhodující poměr zatížení, případně součinitel zatížení, součin kinematické viskozity a otáčkového faktoru, v menší míře také druh základového oleje a způsob zahuštění maziva. V závislosti na podmínkách použití je dále nutno dbát i na vedlejší faktory, jakými jsou vysoká nebo nízká provozní teplota, odolnost vůči vodě, zvýšená antikorozní ochrana a tlumící vlastnosti. Rozhodující pro požadovanou konzistenci plastického maziva jsou konstrukční parametry, to znamená zda plastické mazivo má být měkké nebo tuhé, rozhodující je zda může nebo musí být prováděno domazávání (regulátor množství maziva, dostatek volného prostoru v ložisku, nízké otáčky, zamezení vniknutí cizích látek pomocí tukového límce). Přiložené „Doporučení druhů plastických maziv firmy FUCHS“) je sestaveno s ohledem na všechny uvedené faktory, aby uživateli umožnilo rychlý výběr druhu maziva. Přednostní druhy jsou uvedeny polotučně.
2.4 Požadovaná množství plastických maziv Často dochází k přemazání valivých ložisek, což znamená, že při prvním plnění je do ložiska a ložiskového tělesa vpraveno příliš mnoho maziva. Čím rychleji ložisko běží, případně čím vyšší je otáčkový faktor, tím méně maziva vyžaduje. Orientační hodnoty pro množství plastického maziva v ložisku a v ložiskovém tělese množství maziva [% objemu] n·dm [min-1·mm] do 104 od 104 do 6 · 104 nad do 6 · 104
100 - 80 cca 60 cca 40
Při domazávací lhůtě 1.000 h činí domazávací množství: množství maziva = 0,005 · D · B [g] Domazávací množství při nepřetržitém domazávání by se mělo být ještě menší.
2.5 Domazávací lhůty Výrobci valivých ložisek uvádějí ve svých katalozích domazávací lhůty závislé na průměru ložiska, otáčkách a typu ložiska. Je velmi důležité tyto domazávací lhůty dodržovat, případně valivá ložiska bez domazávacího zařízení pokud možno každé 2 roky vyčistit a znovu namazat. Pokud je od toho z racionalizačních důvodů upuštěno, zkracuje se životnost valivého ložiska. Zatímco například životnost valivého ložiska v elektromotorech činí 10 let při pravidelné výměně maziva po 2 letech, zkracuje se bez výměny maziva na asi 4 až 6 let. Tato skutečnost nesouvisí s životností použitého maziva, ale s nevyhnutelným znečištěním; valivá ložiska se v důsledku znečištění opotřebí rychleji.
2.6 Čištění, montáž a demontáž 2.6.1 Nově vyrobená ložiska jsou zpravidla dodávána ve stavu vhodném k montáži. Jsou ošetřeny antikorozními přípravky jako je ANTICORIT BO 40 (viz Technická informace 403 - Antikorozní prostředky s obsahem rozpouštědel); ty jsou snášenlivé se všemi domazávacími prostředky. Odstranění antikorozního prostředku proto není nutné a vedlo by k nežádoucím škodám na ložisku. 2.6.2 Použitá ložiska je nutno okamžitě po demontáži vyčistit tekutým čisticím prostředkem snášenlivým s kovy, například našim čisticím prostředkem RENOCLEAN K nebo RENOCLEAN E a poté okamžitě osušit. Pozor, vyčištěná a tím plně odmaštěná ložiska neprotáčet - ani rukou - mohly by se tím poškodit povrchy. Nejlépe je ložisko lehce namazat ochranným antikorozním olejem, například prostředkem ANTICORIT 5, který je dodáván i v praktických 100 cm3 olejničkách, nebo ložisko okamžitě naplnit plastickým mazivem a chránit před zaprášením. Použitá literatura: 1) Münnich, H: Einfluss der Schmierung auf Lebensdauer. Reibung und Verschleiss von Wälzlagern, Schmiertechnik Tribologie, 15 (1968), 2. Seiten 87-97. Münnich, H.: Zusammnehänge der Betriebsviskosität der Schmierstoffe und der Lebensdauer von Wälzlagern, Schmiertechnik Tribologie 18 (1971), 6. Seiten 213-216.
TI153.DOC
Strana 4/5
Obrázek 1
TI153.DOC
Strana 5/5
Obrázek 2
Vliv mazání na životnost valivých ložisek
Příklad: Naklápěcí soudečkové ložisko 23072 Otáčky: a = 500 1/min Očekávaná teplota ložiska t = 65 °C vnější průměr ložiska (údaj z Katalogu): D = 540 mm vnitřní průměr: d = 360 mm střední průměr: dm = 450 mm Požadovaná kinematická viskozita při provozní teplotě dle obr. 3 při 65 °C: ν = 25 mm2/s (cSt) Na základě těchto údajů je navrhováno použití oleje RENOLIN 207 (ISO VG 68), který má při 65 °C viskozitu 25 mm2/s.
Obrázek 3:
Výběr mazacího oleje pro docílení co nejvyšší životnosti (minimální viskozita nesmí být nižší než 10 % střední hodnoty). TI153.DOC
