Łożyska toczne umożliwiają ruch obrotowy o zredukowanym tarciu pomiędzy różnymi komponentami maszyn.
W technologii łożyska toczne są wykorzystywane między innymi do prowadzenia i podpierania wałów i osi. Łożyska toczne opierają się na zasadzie tarcia tocznego: składają się z pierścienia wewnętrznego i zewnętrznego, między którymi toczą się elementy toczne, które są oddzielone koszykiem w celu dalszego zmniejszenia tarcia i zużycia. W zależności od obciążenia stosowane są różne rodzaje elementów tocznych, takie jak kulki lub rolki. Ze względu na tarcie toczne związane z kształtem elementów tocznych, łożyska kulkowe są szczególnie odpowiednie do dużych prędkości, podczas gdy łożyska wałeczkowe lepiej nadają się do dużych obciążeń.

Zadania smaru do łożysk tocznych

Celem smarowania łożysk tocznych jest zapobieganie metalicznemu kontaktowi między powierzchniami tocznymi i ślizgowymi za pomocą filmu smarnego w celu dalszego zmniejszenia tarcia ślizgowego w łożysku tocznym. Ponadto, smarowanie łożyska tocznego prowadzi do poprawy ochrony przed zużyciem. Zapobiega to uszkodzeniom łożyska, wydłuża jego żywotność i zwiększa niezawodność działania. W zależności od rodzaju środka smarnego (olej lub smar z odpowiednimi dodatkami), dodatkowe zadania środka smarnego w łożysku tocznym obejmują ochronę przed korozją, odprowadzanie ciepła z łożyska, ochronę łożyska przed zanieczyszczeniami wewnętrznymi i zewnętrznymi, tłumienie hałasu pracy łożyska i wspomaganie efektu uszczelnienia uszczelek łożyska.

Kryteria podejmowania decyzji o smarowaniu smarem stałym lub olejem
Smarowanie smarem stałym jest stosowane w około 90% wszystkich łożysk tocznych. Główne zalety smarowania smarem plastycznym to

• bardzo niski wysiłek projektowy
• dobre wsparcie dla uszczelnienia łożyska
• długa żywotność
• niski moment tarcia
• dobre właściwości pracy awaryjnej w przypadku smarów stałych
• dobre właściwości tłumienia hałasu
• Prawidłowo dobrane smary zapewniają niezawodne smarowanie w szerokim zakresie prędkości i obciążeń dla wszystkich typów łożysk z wyjątkiem łożysk baryłkowych wzdłużnych.

Struktura i charakterystyka smarów
Smary składają się z oleju bazowego związanego zagęszczaczem. W rezultacie olej pozostaje w punkcie smarowania. Tam zapewnia skuteczną ochronę przed tarciem i zużyciem oraz uszczelnia punkt smarowania przed wpływami zewnętrznymi, takimi jak wilgoć i obce substancje. Smary są zatem idealne do stosowania w łożyskach tocznych. Typowe właściwości smaru, takie jak temperatura kroplenia, nośność i wodoodporność, są określane przez olej bazowy i zagęszczacz. Dodatki dodane do smaru poprawiają ochronę przed korozją i zużyciem, nośność i przyczepność oraz odporność na starzenie.

Charakterystyka doboru smaru do łożysk tocznych

Dobór smaru do łożysk tocznych opiera się na konstrukcji łożyska tocznego i materiale koszyka łożyska tocznego (metale lub tworzywa sztuczne), a także warunkach pracy i zastosowania, takich jak temperatura robocza, zakres prędkości, obciążenie ciśnieniowe i wpływ środowiska (woda, pył lub agresywne media). W celu scharakteryzowania smaru do łożysk tocznych dostępne są następujące cechy.

1. Klasa NLGI

W przypadku smarów konsystencja jest parametrem określającym wytrzymałość smaru. Klasyfikacja smarów według NLGI obejmuje zakres od bardzo miękkich (klasa 000) do bardzo twardych (klasa 6). Smary w klasach NLGI 1-4 nadają się do stosowania w łożyskach tocznych.

2. Temperatura kroplenia(w °C)

Temperatura kroplenia smaru to temperatura, w której smar upłynnia się. Jest ona znacznie wyższa niż zalecana temperatura robocza, która w przypadku łożysk tocznych zależy nie tylko od temperatury otoczenia, ale także od ciepła wytwarzanego w łożysku podczas pracy.

3. Wartość VKA

Tester czterokulowy jest urządzeniem do testowania smarów, które są używane przy wysokich ciśnieniach powierzchniowych. Składa się z obracającej się kulki, która ślizga się po trzech nieruchomych kulkach. Podczas testu maksymalnej absorpcji obciążenia przez smar, na kulkę działa siła testowa, która jest stopniowo zwiększana, aż do momentu, gdy system czterech kulek zgrzeje się w wyniku ciepła tarcia.

4. Wartość DN (współczynnik prędkości)

Wartość DN określa maksymalne prędkości obwodowe, do których smar może być stosowany w łożysku tocznym. Jest ona obliczana na podstawie prędkości łożyska, średniej średnicy łożyska (w mm) i współczynnika uwzględniającego element tarcia ślizgowego w konstrukcji łożyska.

5. Wartość SKF Emcor

Metoda SKF Emcor jest stosowana do oceny właściwości antykorozyjnych smarów do łożysk tocznych. Woda jest dodawana do smaru i testowana pod kątem korozji w łożyskach kulkowych wahliwych o określonym czasie pracy, prędkości i określonych przestojach zgodnie z normą DIN 51802. Jeśli kontrola wzrokowa pierścieni testowych nie wykaże korozji, klasa korozyjności wynosi 0. Jeśli korozja jest bardzo silna, klasa korozyjności wynosi 5.

Smarowanie łożysk tocznych

Ważnym warunkiem wstępnym wysokiej niezawodności działania łożyska tocznego jest ciągłe dostarczanie smaru. Podczas pierwszego lub ponownego smarowania łożyska należy przestrzegać instrukcji producenta łożyska. Smar musi być wypełniony w taki sposób, aby wszystkie powierzchnie funkcjonalne były niezawodnie nasmarowane. Łożyska wolnoobrotowe (wartość DN < 50 000) i ich oprawy mogą być całkowicie wypełnione, łożyska szybkoobrotowe (wartość DN > 400 000) do 1/4 wolnego wnętrza łożyska. W przeciwnym razie zaleca się wypełnienie do 1/3.

Łożyska smarowane smarem stałym są wystarczająco niezawodne, jeśli nie zostaną przekroczone okresy dosmarowywania. Ponowne smarowanie jest konieczne, jeśli żywotność smaru jest krótsza niż oczekiwana żywotność łożyska. Ponowne smarowanie przeprowadza się za pomocą smarownicy lub automatycznych systemów smarowania. Jeśli to możliwe, dosmarowywanie powinno być przeprowadzane podczas pracy. Ilości dosmarowywania wynoszą 50-80% początkowej ilości napełnienia. Jeśli nie jest możliwe usunięcie zużytego smaru, należy ograniczyć jego ilość, aby zapobiec nadmiernemu nasmarowaniu łożyska.

Jeśli okresy dosmarowywania są długie, smar należy wymieniać tak często, jak to możliwe. Przed wymianą na inny rodzaj smaru, łożysko toczne musi być zawsze czyszczone lub dosmarowywane do momentu całkowitego wyciśnięcia starego smaru z łożyska. W takim przypadku należy wcześniej sprawdzić mieszalność smarów i kompatybilność materiałową.