Czy wiesz, jak niska temperatura wpływa na łożyska kół? I jak złagodzić ten niekorzystny wpływ?

W wielu scenariuszach produkcji przemysłowej i eksploatacji urządzeń mechanicznych łożyska są kluczowymi elementami, a stabilność ich pracy jest bezpośrednio związana z normalną pracą całego systemu. Jednak wraz z nadejściem mrozów pojawia się szereg złożonych i trudnych problemów, które mogą mieć niekorzystny wpływ na normalną pracę łożysk.

 

Skurcz materiału

Łożyska są zazwyczaj wykonane z metalu (np. stali), który ma właściwości rozszerzalności cieplnej i kurczenia się. Elementyłożysko, takie jak pierścienie wewnętrzne i zewnętrzne oraz elementy toczne, będą się kurczyć w niskich temperaturach. W przypadku łożyska o standardowych rozmiarach średnica wewnętrzna i zewnętrzna mogą się skurczyć o kilka mikronów, gdy temperatura spadnie z 20°C do -20°C. To kurczenie się może spowodować zmniejszenie luzu wewnętrznego łożyska. Jeśli luz jest zbyt mały, tarcie między elementem tocznym a pierścieniami wewnętrznym i zewnętrznym wzrośnie podczas pracy, co wpłynie na elastyczność obrotową łożyska, zwiększy opór i moment rozruchowy urządzenia.

Zmiana twardości

Niska temperatura powoduje pewną zmianę twardości materiału łożyska. Metale zazwyczaj stają się kruche w niskich temperaturach, a ich twardość wzrasta relatywnie. W przypadku stali łożyskowej, pomimo dobrej wytrzymałości, może ona ulec obniżeniu w ekstremalnie niskich temperaturach. Gdy łożysko jest poddawane obciążeniom udarowym, ta zmiana twardości może spowodować, że będzie ono bardziej podatne na pękanie, a nawet złamania. Na przykład, w przypadku łożysk w urządzeniach górniczych pracujących na wolnym powietrzu, pod wpływem spadającej rudy w niskich temperaturach, łożyska są bardziej narażone na uszkodzenia niż w normalnej temperaturze.

Zmiana wydajności smaru

Smar jest jednym z kluczowych czynników zapewniających prawidłowe funkcjonowanie łożysk. W niskich temperaturach lepkość smaru wzrasta. Zwykły smar może stać się gęstszy i mniej płynny. Utrudnia to utworzenie dobrego filmu olejowego między elementem tocznym a bieżniami łożyska. W łożysku silnika smar może dobrze wypełnić wszystkie szczeliny w łożysku w normalnej temperaturze. Wraz ze spadkiem temperatury smar staje się lepki, a element toczny nie może równomiernie rozprowadzić smaru po wszystkich stykających się częściach podczas toczenia, co zwiększa tarcie i zużycie, a jego prędkość obrotowa może ulegać wahaniom, co pogarsza jakość powierzchni i dokładność wymiarową obrabianych części. W poważnych przypadkach może to prowadzić do przegrzania, a nawet zatarcia łożyska.

Skrócona żywotność

Połączenie tych czynników, zwiększonego tarcia, zmniejszonej udarności i słabego smarowania łożysk w niskich temperaturach, może przyspieszyć ich zużycie. W normalnych warunkach łożyska mogą pracować tysiące godzin, ale w niskich temperaturach, z powodu zwiększonego zużycia, mogą pracować nawet kilkaset godzin i ulec awarii, na przykład z powodu zużycia elementów tocznych, wżerów na bieżniach itp., co znacznie skraca żywotność łożysk.

 

W jaki sposób możemy złagodzić negatywny wpływ niskiej temperatury na łożyska?

Wybierz odpowiedni smar i kontroluj jego ilość

W niskich temperaturach należy stosować smary o dobrych właściwościach w niskich temperaturach. Tego rodzaju smary, takie jak produkty zawierające specjalne dodatki (np. smary poliuretanowe), zachowują dobrą płynność w niskich temperaturach. Nie są one zbyt lepkie i mogą skutecznie redukować tarcie łożysk podczas rozruchu i pracy. Ogólnie rzecz biorąc, temperatura płynięcia (najniższa temperatura, w której schłodzona próbka oleju może płynąć w określonych warunkach testowych) smarów niskotemperaturowych jest bardzo niska, a niektóre mogą osiągać nawet -40°C lub mniej, zapewniając tym samym dobre smarowanie łożysk nawet w niskich temperaturach.

Odpowiednia ilość smaru jest również ważna dla pracy łożysk w niskich temperaturach. Zbyt mała ilość smaru spowoduje niedostateczne smarowanie, a zbyt duża – zbyt duży opór podczas pracy łożyska. W niskich temperaturach należy unikać przepełnienia ze względu na zwiększoną lepkość smaru. Zazwyczaj w przypadku małych i średnich łożysk ilość smaru wynosi około 1/3–1/2 objętości wewnętrznej łożyska. Zapewnia to smarowanie i zmniejsza opór spowodowany nadmiarem smaru.

 

Regularnie wymieniaj smar i wzmacniaj uszczelnienie
Nawet przy użyciu odpowiedniego smaru, z upływem czasu i w wyniku eksploatacji łożyska, smar ulega zanieczyszczeniu, utlenieniu itd. Problemy te mogą się nasilać w niskich temperaturach. Zaleca się skrócenie cyklu wymiany smaru w zależności od pracy urządzenia i warunków otoczenia. Na przykład, w normalnych warunkach smar można wymieniać raz na sześć miesięcy, a w niskich temperaturach – co 3-4 miesiące, aby zapewnić stałą, dobrą wydajność smaru.
Dobre uszczelnienie zapobiega przedostawaniu się zimnego powietrza, wilgoci i zanieczyszczeń do łożyska. W niskich temperaturach można stosować uszczelnienia o wysokiej wydajności, takie jak uszczelki dwuwargowe lub labiryntowe. Uszczelnienia dwuwargowe posiadają wargi wewnętrzne i zewnętrzne, które lepiej blokują przedostawanie się ciał obcych i wilgoci na zewnątrz. Uszczelnienia labiryntowe mają złożoną strukturę kanałów, która utrudnia przedostawanie się substancji z zewnątrz do łożyska. Zmniejsza to uszkodzenia wewnętrznej struktury łożyska spowodowane rozszerzaniem się warstwy lodu wodnego, a także zapobiega przedostawaniu się zanieczyszczeń, co prowadzi do szybszego zużycia łożyska.
Powierzchnię łożyska można pokryć powłoką ochronną, taką jak farba antykorozyjna lub niskotemperaturowa powłoka ochronna. Farba antykorozyjna zapobiega rdzewieniu łożyska w niskich lub wilgotnych warunkach, natomiast kriogeniczne powłoki ochronne łagodzą wpływ zmian temperatury na materiał łożyska. Powłoki te pełnią funkcję ochronną, chroniąc powierzchnię łożyska przed bezpośrednią erozją w niskich temperaturach, a także pomagają zminimalizować zmiany właściwości materiału spowodowane zmianami temperatury.
Rozgrzewka sprzętowa
Rozgrzanie całego urządzenia przed jego uruchomieniem to skuteczna metoda. W przypadku niektórych małych urządzeń można umieścić je na pewien czas w „oranżerii”, aby umożliwić wzrost temperatury łożysk. W przypadku dużych urządzeń, takich jak łożyska dużych dźwigów, można zastosować taśmę grzewczą, wentylator lub inne urządzenia do wstępnego podgrzania łożyska. Temperaturę wstępnego podgrzania można zazwyczaj kontrolować w zakresie około 10–20°C, co może spowodować rozszerzenie się łożysk i powrót do normalnego luzu, jednocześnie zmniejszając lepkość smaru, co sprzyja płynnemu rozruchowi urządzenia.
W przypadku niektórych łożysk, które można zdemontować, dobrą metodą jest wstępne nagrzewanie w kąpieli olejowej. Łożyska należy zanurzyć w oleju smarnym ogrzanym do odpowiedniej temperatury, aby równomiernie je nagrzać. Ta metoda nie tylko rozszerza materiał łożyska, ale także pozwala smarowi wniknąć w luz wewnętrzny łożyska. Temperatura wstępnie podgrzanego oleju wynosi zazwyczaj około 30-40°C, a czas nagrzewania można regulować w zależności od rozmiaru łożyska, materiału i innych czynników, w ciągu około 1-2 godzin, co może skutecznie poprawić parametry rozruchu łożyska w niskich temperaturach.

Chociaż zimno stwarza problemy dla łożysk, można zbudować silną linię obrony poprzez dobór odpowiedniego smaru, uszczelnienia i zabezpieczenia przed nagrzewaniem wstępnym. To nie tylko zapewnia niezawodną pracę łożysk w niskich temperaturach i wydłuża ich żywotność, ale także sprzyja stabilnemu rozwojowi branży, dzięki czemu TP może spokojnie podążać ku nowej, przemysłowej drodze.

TP,Łożysko kołaIczęści samochodoweproducent od 1999 r. specjalista techniczny ds. rynku części samochodowych!Uzyskaj rozwiązanie techniczneTeraz!