Samopodmazujući ležajevi: što su i zašto traju

Kod rotirajućih strojeva, kvar ležaja je vodeći uzrok neplaniranih zastoja - odgovoran je za procijenjenih 40 do 50 posto svih kvarova elektromotora u svijetu, prema Institutu za istraživanje električne energije. Samopodmazujući ležajevi dizajnirani su posebno za uklanjanje grešaka u podmazivanju koje pokreću tu statistiku. Razumijevanje što su oni, kako podmazivanje zapravo radi unutar ležaja i što prerano uništava ležajeve daje inženjerima održavanja i dizajnerima opreme temelj za donošenje prave odluke o specifikaciji svaki put.

Što je samopodmazujući ležaj?

A samopodmazujući ležaj je klizni ležaj dizajniran za rad bez vanjskog podmazivanja — bez masti, bez ulja, bez intervala održavanja. To postiže ugradnjom maziva izravno u njegovu strukturu, bilo kao čvrsti aditiv unutar materijala ležaja, kao porozna matrica koja oslobađa ulje pod pritiskom i toplinom, ili kao ugrađena košuljica koja prenosi tanki mazivi film na osovinu dok se rotira.

Definicija koja je važna u inženjerskim terminima: samopodmazujući ležaj je svaki ležaj čija je tribološka izvedba u potpunosti podržana materijalima ili strukturama unutar samog ležaja, bez ovisnosti o mazivu koji se primjenjuje izvana za njegov nazivni radni vijek.

Trebaju li ležajevi biti podmazani?

Standardni kotrljajući ležajevi — kuglični ležajevi, valjkasti ležajevi, konusni ležajevi — zahtijevaju podmazivanje bez iznimke. Bez filma za podmazivanje koji odvaja kotrljajuće elemente od trkaće staze, kontakt metala s metalom događa se u roku od nekoliko sekundi od pokretanja, stvarajući toplinu, pojavu rupa na površini i ubrzano trošenje koje dovodi do kvara.

Mazivo u konvencionalnom ležaju istovremeno služi četiri funkcije:

• Stvara hidrodinamički film koji sprječava izravan kontakt metala između kotrljajućih elemenata i staza za klizanje
• Odvodi toplinu koja nastaje kontaktom kotrljanja i unutarnjim trenjem
• Štiti unutarnje površine od oksidacije, prodora vlage i korozivnih procesnih medija
• Suspendira i ispire ostatke trošenja i čestice onečišćenja prije nego što uzrokuju abrazivna oštećenja

Kritična razlika: samopodmazujući ležajs ispunjavaju sve četiri ove funkcije kroz svoju materijalnu strukturu, a ne kroz periodično održavanje. Sinterirani brončani ležaj ispušta pohranjeno ulje u radnim uvjetima; ležaj obložen PTFE-om prenosi film za prijenos na osovinu; ležaj s grafitnim čepom ispušta mazivo na visokim temperaturama kada konvencionalna mast ne bi uspjela. Podmazivanje je ugrađeno — ne dodaje se izvana.

Zašto ležajevi kvare: Šest temeljnih uzroka

SKF-ov program za analizu kvarova ležajeva, oslanjajući se na više od 100 godina terenskih podataka, približno 80 posto prijevremenih kvarova ležajeva pripisuje uzrocima koji se mogu spriječiti. Razumijevanje ovih temeljnih uzroka prvi je korak prema određivanju je li a samopodmazujući ležaj ili konvencionalno podmazan ležaj ispravan je izbor za određenu primjenu.

Sami kvarovi povezani s podmazivanjem čine više od jedne trećine svih prijevremenih kvarova ležajeva na terenu. Ovo je primarni inženjerski slučaj za samopodmazujući ležajs u primjenama gdje je pristup održavanju ograničen, intervale podmazivanja je teško provesti ili radna okruženja (visoka temperatura, visoka vlažnost, izloženost kemikalijama) brzo degradiraju konvencionalna maziva.

Kontaminacija: tihi akcelerator kvara

Kontaminacija je najpodcijenjeniji oblik kvara ležaja u industrijskim okruženjima. Jedna čestica tvrdog otpada samo 1 mikrona veća od debljine mazivog filma ležaja dovoljna je da pokrene površinsko udubljenje na stazi za trčanje. U tvornicama cementa, čeličanama i rudarskim poslovima, silicijev dioksid i metalni ostaci u zraku stvaraju uvjete kontaminacije koji smanjuju životni vijek ležaja za 75 posto ili više u usporedbi s uvjetima testiranja u čistim sobama — bez obzira na kvalitetu podmazivanja.

Zapečaćena samopodmazujući ležajs u polimernoj ili PTFE kompozitnoj konstrukciji ovdje nude strukturnu prednost: nema mazalica, nema otvorenih otvora i nema intervala održavanja koji zahtijevaju narušavanje integriteta brtve. Ležaj je zatvoreni sustav od ugradnje do kraja životnog vijeka.

Često postavljana pitanja

Mogu li se samopodmazujući ležajevi koristiti u primjenama pri velikim brzinama?

Ovisi o vrsti ležaja. Sinterirani brončani ležajevi impregnirani uljem dobro rade pri umjerenim do visokim brzinama (PV vrijednosti do 1,8 MPa·m/s za standardne kvalitete). PTFE kompozitni ležajevi prikladniji su za oscilirajuće ili sporo rotirajuće primjene gdje je stvaranje hidrodinamičkog filma ograničeno. Ležajevi s grafitnim čepom općenito su ograničeni na niske brzine, ali su izvrsni u okruženjima s visokim temperaturama. Uvijek provjerite nominalnu vrijednost PV (tlak-brzina) ležaja u odnosu na kombinirano opterećenje i brzinu vaše primjene prije nego što specificirate.

Kako ću znati kada treba zamijeniti samopodmazujući ležaj?

Ključni pokazatelji uključuju povećanu radnu buku ili vibracije, mjerljivu zračnost osovine iznad specificiranog radnog zazora ležaja, povišenu radnu temperaturu iznad osnovne vrijednosti ili vidljivo trošenje na kontaktnoj površini osovine. Za tipove sinterovanog metala, zamjena je naznačena kada ležaj dosegne približno 80 posto svoje projektirane debljine stijenke. Polimerni ležajevi obično pokazuju vidljivo trošenje površine ili promjenu dimenzija u provrtu prije kvara.

Jesu li samopodmazujući ležajevi prikladni za preradu hrane?

Da — samopodmazujući ležajevi na bazi polimera od UHMWPE, acetala ili PTFE-a koji je usklađen s FDA naširoko se koriste u preradi hrane i pića upravo zato što eliminiraju rizik od kontaminacije masti ili ulja koji ulaze u tok proizvoda. Otporni su na koroziju, lako se čiste, nisu otrovni i ne zahtijevaju podmazivanje koje bi moglo dovesti do problema u vezi sa sigurnošću hrane. Uvijek potvrdite usklađenost s FDA ili EU 10/2011 za određenu vrstu polimera prije ugradnje u zonu koja dolazi u dodir s hranom.

Koliki je tipični vijek trajanja samopodmazujućih ležajeva u usporedbi s podmazanim ležajevima?

Pod idealnim uvjetima s pravilnim podmazivanjem, visokokvalitetni kotrljajući ležaj može trajati duže od samopodmazujućih kliznih ležajeva na bazi ciklusa. Međutim, u stvarnim primjenama s varijabilnošću održavanja, oštrim okruženjima ili nedostupnim točkama ugradnje, samopodmazujući ležajevi dosljedno pružaju duži stvarni radni vijek. Studije temeljene na terenskim podacima SKF-a i NSK-a pokazuju da je pretvorba s podmazanih ležajeva na samopodmazive alternative u aplikacijama rudarskih pokretnih traka produljila srednje vrijeme između zamjena za 2,5 do 4 puta, prvenstveno eliminirajući slučajeve kvara podmazivanja.