Samomazné ložiská: Čo sú a prečo vydržia

V rotačných strojoch je porucha ložísk hlavnou príčinou neplánovaných prestojov – podľa odhadov je zodpovedná za 40 až 50 percent všetkých porúch elektromotorov na celom svete, podľa Electric Power Research Institute. Samomazné ložiská boli špeciálne navrhnuté tak, aby eliminovali chyby mazania, ktoré riadia túto štatistiku. Pochopenie toho, čo sú, ako mazanie v skutočnosti funguje vo vnútri ložiska a čo predčasne zabíja ložiská, dáva technikom údržby a konštruktérom zariadení základ na to, aby zakaždým urobili správne rozhodnutie o špecifikácii.

Čo je samomazné ložisko?

A samomazacie ložisko je klzné ložisko navrhnuté tak, aby fungovalo bez akéhokoľvek vonkajšieho mazania – žiadne mazivo, žiadny olej, žiadne intervaly údržby. Dosahuje to začlenením maziva priamo do jeho štruktúry, buď ako tuhá prísada do materiálu ložiska, ako porézna matrica, ktorá uvoľňuje olej pod tlakom a teplom, alebo ako vložená vložka, ktorá prenáša tenký mazací film na hriadeľ, keď sa otáča.

Definícia, na ktorej záleží z technického hľadiska: samomazné ložisko je akékoľvek ložisko, ktorého tribologický výkon je udržiavaný výlučne materiálmi alebo štruktúrami vo vnútri samotného ložiska, bez závislosti na externe aplikovanom mazive počas jeho menovitej životnosti.

Je potrebné mazať ložiská?

Štandardné valivé ložiská – guľkové ložiská, valčekové ložiská, kuželíkové ložiská – vyžadujú bez výnimky mazanie. Bez mazacieho filmu oddeľujúceho valivé prvky od obežnej dráhy dochádza v priebehu niekoľkých sekúnd od spustenia ku kontaktu kovu s kovom, ktorý generuje teplo, povrchové jamky a zrýchlené opotrebovanie, ktoré vedie k poruche.

Mazivo v bežnom ložisku plní štyri funkcie súčasne:

• Vytvára hydrodynamický film, ktorý zabraňuje priamemu kontaktu kovu medzi valivými prvkami a obežnými dráhami
• Odvádza teplo generované valivým kontaktom a vnútorným trením
• Chráni vnútorné povrchy pred oxidáciou, vniknutím vlhkosti a korozívnymi procesnými médiami
• Zavesí a vypláchne úlomky opotrebovania a nečistoty skôr, ako spôsobia abrazívne poškodenie

Kritický rozdiel: samomazacie ložiskos plnia všetky štyri tieto funkcie skôr svojou materiálovou štruktúrou než pravidelnou údržbou. Ložisko zo spekaného bronzu v prevádzkových podmienkach uvoľňuje uložený olej; PTFE-lemované ložisko prenáša prenosový film na hriadeľ; ložisko uzavreté grafitom uvoľňuje mazivo pri vysokých teplotách, keď konvenčné mazivo zlyhá. Mazanie je zabudované – nepridáva sa zvonka.

Prečo ložiská zlyhávajú: Šesť základných príčin

Program SKF Bearing Failure Analysis, ktorý vychádza z viac ako 100-ročných údajov v teréne, pripisuje približne 80 percent predčasných porúch ložísk príčinám, ktorým sa dá predísť. Pochopenie týchto základných príčin je prvým krokom k určeniu, či a samomazacie ložisko alebo konvenčne mazané ložisko je správnou voľbou pre danú aplikáciu.

Samotné poruchy súvisiace s mazaním predstavujú viac ako jednu tretinu všetkých predčasných porúch ložísk v teréne. Toto je primárny inžiniersky prípad samomazacie ložiskos v aplikáciách, kde je obmedzený prístup k údržbe, sa ťažko dodržiavajú intervaly mazania alebo prevádzkové prostredie (vysoká teplota, vysoká vlhkosť, vystavenie chemikáliám) rýchlo degraduje bežné mazivá.

Znečistenie: tichý urýchľovač zlyhania

Kontaminácia je najviac podceňovaným spôsobom zlyhania ložísk v priemyselnom prostredí. Jedna častica tvrdých nečistôt, ktorá je len o 1 mikrón väčšia ako hrúbka mazacieho filmu ložiska, je dostatočná na začatie povrchového preliatia obežnej dráhy. V cementárňach, oceliarňach a banských prevádzkach vytvárajú vzduchom prenášaný oxid kremičitý a kovové úlomky podmienky kontaminácie, ktoré znižujú životnosť ložísk o 75 percent alebo viac v porovnaní s testovacími podmienkami v čistých priestoroch – bez ohľadu na kvalitu mazania.

Zapečatené samomazacie ložiskos v polymérovej alebo PTFE kompozitnej konštrukcii tu ponúka konštrukčnú výhodu: neexistujú žiadne maznice, žiadne otvorené porty a žiadne intervaly údržby, ktoré by vyžadovali porušenie integrity tesnenia. Ložisko je uzavretý systém od inštalácie až po koniec životnosti.

Často kladené otázky

Môžu byť samomazné ložiská použité vo vysokorýchlostných aplikáciách?

Závisí to od typu ložiska. Bronzové ložiská impregnované spekaným olejom fungujú dobre pri stredných až vysokých rýchlostiach (hodnoty PV do 1,8 MPa·m/s pre štandardné triedy). Kompozitné ložiská PTFE sú vhodnejšie pre oscilujúce alebo pomaly sa otáčajúce aplikácie, kde je obmedzená tvorba hydrodynamického filmu. Ložiská s grafitovou zátkou sú vo všeobecnosti obmedzené na nízke otáčky, ale vynikajú v prostredí s vysokou teplotou. Pred špecifikáciou vždy overte menovitú hodnotu PV (tlak-rýchlosť) ložiska v porovnaní s kombinovanou záťažou a rýchlosťou vašej aplikácie.

Ako zistím, že je potrebné vymeniť samomazné ložisko?

Medzi kľúčové indikátory patrí zvýšený prevádzkový hluk alebo vibrácie, merateľná vôľa hriadeľa mimo špecifikovanej prevádzkovej vôle ložiska, zvýšená prevádzková teplota nad základnú hodnotu alebo viditeľné opotrebovanie kontaktnej plochy hriadeľa. Pre typy spekaných kovov je výmena indikovaná, keď ložisko dosiahne približne 80 percent svojej projektovanej hrúbky steny. Polymérové ​​ložiská zvyčajne vykazujú viditeľné povrchové opotrebovanie alebo zmenu rozmerov v otvore pred poruchou.

Sú samomazné ložiská vhodné pre potravinárske aplikácie?

Áno – samomazné ložiská na báze polymérov v UHMWPE, acetale alebo PTFE v súlade s FDA sa široko používajú pri spracovaní potravín a nápojov práve preto, že eliminujú riziko kontaminácie mastnotou alebo olejom vstupujúcim do prúdu produktu. Sú odolné voči korózii, ľahko sa čistia, sú netoxické a nevyžadujú žiadne mazanie, ktoré by mohlo spôsobiť problém s dodržiavaním bezpečnosti potravín. Pred inštaláciou v zóne, ktorá prichádza do styku s potravinami, vždy potvrďte súlad s FDA alebo EU 10/2011 pre konkrétnu triedu polyméru.

Aká je typická životnosť samomazného ložiska v porovnaní s namazaným ložiskom?

Za ideálnych podmienok so správnym mazaním môže kvalitné valivé ložisko prežiť samomazacie klzné ložisko na jeden cyklus. Avšak v reálnych aplikáciách s variabilitou údržby, drsným prostredím alebo neprístupnými miestami inštalácie samomazné ložiská neustále poskytujú dlhšiu skutočnú životnosť. Štúdie z údajov SKF a NSK z terénu ukazujú, že prechod z mazaných ložísk na samomazacie alternatívy v aplikáciách banských dopravníkov predĺžil stredný čas medzi výmenami 2,5 až 4-krát, predovšetkým elimináciou udalostí zlyhania mazania.