Razumevanje mazanja ležajev
Mazanje ležajev je postopek nanašanja in vzdrževanja maziva – olja ali masti – med valjčnimi ali drsnimi površinami ležaja, tako da so kovinski deli ločeni z nosilnim slojem in se ne drgnejo neposredno drug ob drugega. Ta sloj opravlja kar šest nalog hkrati: zmanjšuje trenje, preprečuje obraba, odvaja toploto, ščiti pred korozijo, izpira nečistoče in pomaga porazdeliti kontaktno obremenitev. Mazanje je verjetno najpomembnejši dejavnik pri življenjski dobi ležaja. Ležaj, ki nima dovolj maziva, se lahko pokvari v nekaj urah ali dneh; pravilno namazan pa lahko deluje desetletja. Ta povezava je tako močna, da se ocenjuje, da 50–80 % predčasnih okvar ležajev je mogoče pripisati težavam z mazanjem – napačnemu mazivu, premajhni (ali preveliki) količini maziva, onesnaženju ali mazivu, ki se je med uporabo preprosto pokvarilo.
1. Kaj dejansko pomeni mazanje
Zelo je vabljivo, da si mazivo predstavljamo zgolj kot »drsno olje«, vendar v valjčnem ležaju opravlja več različnih nalog, od katerih je vsaka pomembna za zanesljivost in za vibracije zvok, ki ga oddaja ležaj.
Zmanjšanje trenja
- Kovinske površine ločuje s tekočim filmom in preprečuje neposreden stik
- Zmanjša koeficient trenja s približno 0,3–0,5 (suho) do 0,001–0,01 (mazano) — za dva do tri redove velikosti.
- Zmanjša izgubo moči in toploto, ki bi sicer nastala zaradi trenja.
- Zagotavlja nemoteno in tiho delovanje – tiho delovanje, ki je značilno za zdravo ležajno sklopko.
Preprečevanje obrabe
- Prepreči stik kovine s kovino, ki povzroča adhezivno in abrazivno obrabo.
- Podaljša življenjsko dobo z nekaj ur na več let.
- Ohranja izvirnik zračnost ležaja in natančnost delovanja.
Odvajanje toplote
- Mazivo absorbira toploto, ki nastane zaradi trenja, in jo odvaja stran od stične površine.
- To je še posebej pomembno pri ležajih z oljnim mazanjem s krožnimi sistemi.
- Preprečuje pregrevanje, ki bi zmehčalo utrjene vodilne površine in pospešilo okvaro.
Zaščita pred korozijo, nadzor onesnaženja in porazdelitev obremenitve
- Zaščita pred korozijo: film preprečuje vdor vlage in korozivnih snovi; dodatki zagotavljajo dodatno zaščito; to je najpomembnejše med skladiščenjem in v obdobjih mirovanja.
- Nadzor onesnaženja: mazivo izpere majhne delce iz stične površine, mast zagotavlja tesnjenje pred vdorom, oljni sistemi pa pogosto vključujejo tudi filtriranje.
- Porazdelitev obremenitve: folija obremenitev porazdeli bolj enakomerno, elastohidrodinamično mazanje (EHL) v valjčnih stikih pa zagotavlja učinkovito razporeditev obremenitve in zmanjša konične kontaktne napetosti.
To zadnje je treba posebej poudariti. Pri obremenjenem valjčnem stiku je tlak tako visok, da se olje za trenutek obnaša skoraj kot trdna snov, površine pa se elastično deformirajo – to je EHL-obnašanje. Plast olja je debela le nekaj mikrometrov, zato imajo že majhne količine nečistoč ali napačna viskoznost tako velik vpliv.
2. Mazivo ali olje: izbira maziva
Mazanje z mastjo
Mazivo je najpogostejša izbira za valjčne ležaje in je v bistvu olje, ki ga na mestu zadržuje zgoščevalec.
- Sestava: osnovno olje + zgoščevalec (kovinsko milo) + dodatki.
- Prednosti: preprost, ne potrebuje zunanjega sistema in ima lastno tesnilo.
- Omejitve: omejeno odvajanje toplote in potreba po rednem ponovnem mazanju.
- Omejitev hitrosti: običajno do DN-vrednost 300,000–500,000 (premer ležaja v mm × število vrtljajev gredi na minuto).
- Uporaba: električni motorji, splošna industrijska oprema in ležaji z trajno tesnjenjem.
Mazanje z oljem
Olje je potrebno, kadar hitrosti ali temperature presežejo vrednosti, ki jih mazivo lahko prenese.
- Vrste: mineralna ali sintetična, z različnimi paketi dodatkov.
- Prednosti: odlično odvajanje toplote, omogoča filtriranje in hlajenje ter na splošno podaljšuje življenjsko dobo.
- Zahteve: sistem za dovod olja, tesnila in odvodnjavanje.
- Območje hitrosti: ni praktične zgornje omejitve hitrosti.
- Uporaba: visokohitrostni stroji, drsni ležajiin veliki sistemi z kroženjem olja.
Izbira prave viskoznosti ni stvar ugibanj. Viskoznost osnovnega olja mora biti dovolj visoka, da pri delovni temperaturi in hitrosti ustvari zaščitni film, vendar ne tako visoka, da bi izgube zaradi mešanja povzročile pregrevanje ležaja. Če pa morate to izraziti s številkami, naš Kalkulator količine masti za ležaje določa velikost začetnega polnjenja in Kalkulator intervala mazanja ležajev na podlagi hitrosti vrtenja, velikosti in temperature pripravi primeren načrt ponovnega mazanja.
3. Načini mazanja
Za mast
- Ležaji v paketu: utro ležaja se napolni z mazivom v obsegu 30–50 % (prekomerno polnjenje povzroča penjenje).
- Redno ponovno mazanje: dodajanje svežega maziva v intervalih od nekaj mesecev do nekaj let.
- Avtomatska mazalna naprava: elektromehanske naprave, ki neprekinjeno odmerjajo določene odmerke.
- Zatesnjena ležaja: vnaprej zapakirano in brez ponovnega mazanja — zamenja se, ko se mazivo izčrpa.
Za olje
- Oljna kopel: ležaj je delno potopljen v oljno kopel.
- Oljni obroč: Obroč, nameščen na gredi, črpa olje iz oljne kopeli in ga dovaja do ležaja.
- Oljna megla: razpršilo za delo pri visoki hitrosti.
- Ožilje: napajanje s črpanim oljem z vgrajenim hlajenjem in filtriranjem.
- Mazanje z brizganjem: visokotlačni oljni curki za najbolj ekstremne hitrosti.
4. Načini okvare mazanja – in vibracije, ki jih povzročajo
Ker je veliko okvar ležajev posledica pomanjkljivega mazanja, mora vzdrževalni inženir poznati vse oblike okvar in njihove zgodnje znake. Večina teh se najprej kaže v obliki povišane temperature in visokofrekvenčnih vibracij, še preden pride do zagrizenja ležaja.
Nezadostno mazanje
- Simptomi: visoka temperatura, povečane vibracije, hrup.
- Poškodbe: poškodbe površine, razbarvanje, hitra obraba.
- Vzroki: Napačni intervali, blokirani prehodi, nezadostna oskrba
- Čas do okvare: ur do dni.
Prekomerno mazanje
- Simptomi: visoka temperatura zaradi mešanja maščobe, puščanje tesnila.
- Poškodbe: pospešeno razgradnjo maziva, poškodbe tesnila.
- Vzroki: prekomerno mazanje, prepolni oljni zbiralniki.
- Učinek: Prekomerno mazanje lahko skrajša življenjsko dobo ležaja na 50–80 % optimalne vrednosti.
Nepravilno, onesnaženo ali pokvarjeno mazivo
- Nepravilna viskoznost: preveč tanek sloj ne zagotavlja zadostne zaščite; preveč debel pa poveča trenje in segrevanje.
- Nezdružljiv tip: mešanje nezdružljivih maziv ali olj lahko uniči strukturo zgoščevalca.
- Nepravilen temperaturni razpon: mazivo se razgradi ali postane preveč viskozno.
- Kontaminacija: umazanija, kovinski delci ali voda delujejo kot abrazivna snov, kar pospešuje obrabo in utrujenostin lahko zamašijo prehode.
- Razgradnja: oksidacija zaradi staranja ali toplote, izguba dodatkov ter zgostitev ali redčenje zmanjšujejo zaščitno sposobnost maziva.
Ko se folija končno pretrga, udarci kovine ob kovino vzbudijo lastne frekvence ležaja in povzročijo klasični frekvence napak ležajev. Najbolje se vidijo pod analiza ovojnice, zato je težava z mazanjem in nastajajoča luščenje okvara se pogosto odkrijeta z isto meritvijo.
5. Najboljše prakse in spremljanje stanja
Izbira in uporaba
- Pri izbiri razreda viskoznosti upoštevajte priporočila proizvajalca ležaja in stroja ter upoštevajte hitrost, obremenitev in temperaturo.
- Uporabljajte kakovostna maziva priznanih proizvajalcev.
- Pred mazanjem očistite vse površine, nanesite ustrezno količino (ne preveč in ne premalo), uporabljajte čista orodja in posode ter med ponovnim mazanjem odstranite staro mazivo.
Spremljanje
- Intervale ponovnega mazanja določajte glede na dejanske pogoje delovanja, ne pa iz navade.
- Spremljajte temperaturo ležaja – njeno zvišanje je eden prvih znakov težav z mazanjem.
- Redno spremljajte porabo maziva in pregledujte tesnila.
- Uporabite analiza olja (tribologija) za oceno stanja maziva in stopnje onesnaženosti ter za vstavitev ležaja v širši spremljanje stanja program.
Merjenje vibracij zapira krog. Prenosni dvo-kanalni analizator, kot je Balanset-1A omogoča serviserju, da obhodi stroje in zabeleži visokofrekvenčne vibracije ter splošne ravni, ki razkrivajo premalo mazano ali onesnaženo ležajno gred še dolgo preden postane to slišno – in ker isti instrument uravnava rotorje, potrdi, da je vsak porast vibracij 1× resnično znak slabe mazljivosti ležaja in ne zgolj neuravnoteženost ki se izdaja za takšno. V kombinaciji z merjenjem temperature in analizo olja spremeni upravljanje mazanja iz naloge, ki poteka po koledarju, v dejansko upravljanje, ki temelji na stanju. Razumevanje načel mazanja, izbira ustreznega maziva, nanos prave količine na pravi način ter vzdrževanje njegovega stanja s pomočjo spremljanja skupaj tvorijo temelj vsakega učinkovitega programa za zanesljivost ležajev.
