Горячие подшипники
Часто в отчетах о неполадках работы оборудования можно встретить выражение «горячий подшипник». Но что значит «горячий» и при какой температуре должен работать подшипник?
Прогнозирование рабочей температуры
При какой температуре работает подшипник? Это сложный вопрос, ведь рабочая температура больше зависит от теплоотдачи узла и внешней среды, чем от самого подшипника. Любой, кто изучал какие-либо уравнения «теплопроводности», знает множество переменных, которые необходимо использовать для определения температуры механической детали. Поэтому определить, при какой температуре должен работать подшипник – совсем не просто.
Что известно:
- когда подшипник работает, он генерирует тепло;
- количество выделяемого тепла зависит от конструкции подшипника, скорости вращения, от типа смазывания, вязкости масла и нагрузки;
- повышение температуры генерируется чрезмерными нагрузками, избыточным смазыванием, старением смазки, износом деталей и загрязнением;
- «избыточное» смазывание вызывает проскальзывание тел качения, при повторном смазывании узла важно контролировать количество обновляемой смазки, застаревшую смазку следует устранить по возможности.
Что более неопределенно, так это температура окружающей среды и любое тепло, поступающее от процесса (через проводимость / конвекцию / излучение), способность конструкции корпуса передавать тепло и слой загрязнения на корпусе, который ограничивал бы теплообмен. Производители могут рассчитать прогнозируемые рабочие температуры подшипников, но они не могут быть точными, поскольку сложно рассчитать все возможные условия их применения. Некоторые производители предоставляют «эталонную скорость», то есть скорость, с которой подшипник достигает стационарной температуры 70°C.
Каковы же пределы температуры?
Применительно только к конструкции подшипника необходимо учитывать пределы температур для материала его компонентов и смазки, а также способность смазки (масла) обеспечивать смазочную пленку при работе. Самым низким температурным пределом в «подшипниковой системе» обладает манжетное уплотнение. Чаще всего встроенное манжетное уплотнение подшипника изготавливается из нитрила / Buna-N, температурный предел которого обычно составляет 100°C.
Сам корпус может иметь либо такое же нитриловое манжетное уплотнение, или фтор-каучуковое уплотнение с температурным пределом около 200°C. Тогда проблема будет только в том случае, если имеется сепаратор из полиамида, который должен работать при температуре до 120°C.
Одним из ограничителей температуры является смазка.
Со смазкой может быть три варианта:
- если в смазке есть противозадирные присадки, температурный предел составляет 80°C, после чего может начаться расслоение;
- типичная смазка на основе лития не обеспечивает надежную работу при температуре выше 120°C, и даже «высокотемпературные» смазки могут иметь ограничение до 150°C;
- с точки зрения способности смазки образовывать смазочную пленку, максимально допустимая температура должна основываться на показателе вязкости, который должен быть не меньше единицы.
Как только температура станет достаточно высокой, чтобы вязкость опустилась ниже единицы, подшипник пострадает от контакта металл-металл и начнет изнашиваться.
Если подшипник работает при повышенной температуре, и все значимые параметры находятся в допустимых пределах, необходимо всё же учитывать, что из-за высокой температуры смазка стареет значительно быстрее.
Правила
- – При температуре смазки выше 70°C с дальнейшем повышением на каждые 15°C частота повторного смазывания должна удваиваться.
- – При увеличении температуры в масляной ванне масло необходимо менять чаще. Например, когда нормальная рабочая температура составляет 50°С или ниже, масло можно менять один раз в год, но при 100°С масло необходимо будет менять каждые три месяца.
Изменения температуры
До сих пор обсуждалось, каковы «абсолютные» температурные пределы с точки зрения компонентов системы подшипников. Однако то, что подшипник работает при 80°С, не означает, что все в порядке. Если с момента запуска подшипник работал при 30°C, а недавно температура поднялась до 80°C, то, безусловно, могут возникнуть проблемы. Существуют специальные электронные устройства, которые используются для «сигнализации» при изменении температуры. Их можно настроить таким образом, чтобы они узнавали нормальную рабочую температуру, а затем подавали сигнал тревоги, когда температура повысится выше 50°C. Изменение температуры может быть произвольным, например, изменение стандартного отклонения в два раза или изменение в четыре раза, что может зависеть от того, насколько критичным это значение является.
Что делать, если есть изменение температуры?
Вместо того, чтобы выяснять, какую максимальную температуру может выдержать подшипник, необходимо выявить причины изменения температуры. Есть ли недостаток смазки? Изменились ли условия эксплуатации? Не повреждён ли механизм или узел? Повышенная температура должна инициировать дальнейшие исследования с использованием более углубленных методов, анализа вибрации и диагностики.
Помочь разобраться в причинах повышения рабочей температуры подшипника и найти способ их устранения могут технические специалисты ООО «2РС».