O środkach smarnych i smarowaniu łożysk

Transkrypt

1 O środkach smarnych i smarowaniu łożysk Trwałość i niezawodność łożyskowania pompy zależy w znacznej mierze od smarowania łożysk. Wiedza z tej dziedziny nadzoru jest nie w pełni doceniana. Tylko w nielicznych obiektach spotyka się praktykę smarowniczą na odpowiednim poziomie, powiązana z tak zwaną diagnostyką olejową. W znacznej większość instalacji, w których pracują pompy, smarowanie jest lekceważone, brak doświadczonych mechaników i profesjonalnej obsługi i nadzoru nad łożyskowaniem. Do tego kręgu użytkowników adresuje się cykl ABC Techniki Pompowej i podstawowe informacje o smarowaniu łożysk. Nie mogą one zastąpić ani podręcznika, poradnika, ani instrukcji smarowania; omawiają zagadnienia praktyczne i inspirują do sięgnięcia po bardziej wyczerpujące publikacje. Olbrzymia większość pomp posiada łożyskowanie toczne. Na rysunkach 1, 2 i 3 pokazano pompy jednostopniowe o najbardziej popularnych rozwiązaniach - najczęściej spotykane. Tylko szczególnie odpowiedzialne pompy, np. zasilające, mają łożyska ślizgowe. Łożyska toczne są z reguły smarowane smarem plastycznym (czyli smarem), rzadziej olejem, łożyska ślizgowe - z reguły olejem. Niektóre pompy posiadają łożyska smarowane czynnikiem pompowanym, np. pompy cyrkula-cyjne co. - wodą. Potrzeba smarowania łożysk nie wymaga uzasadniania, wystarczy przypomnieć, że smarowanie spełnia ważne funkcje - zmniejsza tarcie, obniża temperaturę, chroni przed korozją i kontaktem z zanieczyszczeniami - stałymi i płynnymi. Rys. 1. Popularna konstrukcja pompy monoblokówej. Wspólny wał jest łożyskowany w łożyskach silnika, wymagających smarowania smarem, lub niewymagają-cych -wypełnionych smarem i uszczelnionych fabrycznie (pompy małej mocy). Rys. 2. Korpus łożyskowy pompy Łożyska smarowane smarem przez zaworki smarowe) Aby skutecznie oddzielić od siebie współpracujące powierzchnie elementów tocznych (np. kulek od bieżni) środek smarny musi mieć odpowiednią konsystencję i lepkość. Właściwości te ulegają

2 pogorszeniu wraz z czasem pracy. O rodzaju środka smarnego decyduje konstrukcja i instrukcja obsługi; za poprawność tych decyzji odpowiada producent pompy, który bierze pod uwagę przeznaczenie pompy, a tym samym warunki pracy łożyskowania, zwłaszcza obciążenie, prędkość obrotową i temperaturę. regulatorem poziomu oleju Rys. 3. Pompa o łożyskach tocznych, smarowanych olejem, z Kilka słów o smarach plastycznych, potocznie zwanych smarami. Smary te, wytwarzane w różnych rodzajach, są zdolne do pracy w temperaturach od -30 C do 140 C. W wysokich temperaturach stają się miękkie i tracą lepkość, w niskich sztywnieją i tracą własności smarne. W standardowych warunkach pracy pomp stosuje się tzw smary litowe na bazie oleju mineralnego, zachowujące zdolność smarowania w temperaturze do 120 C, co nie znaczy, że można dopuszczać do pracy łożysk przy tak wysokich temperaturach. W eksploatacji należy przyjąć zasadę: smarować takim smarem, jaki zalecono. Nie zmieniać i nie mieszać smarów. Zmieszanie smarów różnych rodzajów grozi znacznym obniżeniem własności smarnych. W razie wątpliwości lub świadomej konieczności zmiany smaru zaleca się staranne usunięcie starego smaru z łożyska i jego komory. I podstawowa zasada -CZYSTOŚĆ. Zbyt często, niestety, spotyka się pojemniki ze smarem otwarte, w pomieszczeniach stale lub okresowo zakurzonych (sprzątanych) i, co gorsza, w sąsiedztwie stanowisk, na których wykonuje się prace brudne, np. szlifowanie (!). - rys. 4. Zamiast używania smaru z pojemników zaleca się używanie smaru w tubach. Rys. 4. Przyczyna ograniczenia trwałości łożyskowania - stosowanie smaru z otwartego pojemnika, znajdującego się w warunkach, w których nieuniknione jest jego zabrudzenie

3 Rys. 5. Smarowanie tożyska przed montażem Smarowanie, dosmarowywanie i wymiana smaru to trzy różne zabiegi. Smarowaniem określimy zabieg wypełniania smarem nowego łożyska w trakcie jego zabudowy. W tym przypadku zalecenia zmierzające do osiągnięcia maksymalnej trwałości rozpoczynają się od wyboru odpowiedniej pory smarowania, najlepiej tuż przed zabudowaniem i zamknięciem komory, aby łożysko uchronić przed zanieczyszczeniami wychwytywanymi przez smar w trakcie montażu. Nowe łożysko należy wyjąć z pudełka jak najpóźniej, oczyścić jego otwór i powierzchnię zewnętrzną. Nie należy usuwać powłoki konserwującej z powierzchni wewnętrznych - bieżni, koszyka i elementów tocznych. Smarowanie łożyska ponownie używanego, po wcześniejszym demontażu, należy poprzedzić jego wymyciem, osuszeniem i sprawdzeniem stanu, następnie postępować ponownie jak przy smarowaniu łożyska nowego. Dosmarowywaniem nazwiemy zabieg uzupełniania smaru w komorze łożyska. Jego konieczność wynika z utraty właściwości smaru po pewnym czasie pracy, oraz ubytku starego smaru, który tracąc lepkość gromadzi się wewnątrz korpusu i przenika na zewnątrz komory, np. przez jej uszczelnienia. Nowy smar wprowadza się do komory łożyska w sposób jaki umożliwia konstrukcja, bądź po otwarciu komory - rys. 6, bądź praską smarną przez zaworek smarowy (tzw. kalamitkę) - rys. 7. Zaworek i końcówka praski muszą być wcześniej oczyszczone. Rys. 6. Smarowanie smarem wyciskanym z tuby

4 Rys. 7. Dosmarowywanie praską smarną [SKF] Rys. 8. Wymiana smaru - mycie komory, mycie toźyska Wymiana smaru jest zabiegiem wymagającym usunięcia zużytego smaru z wnętrza łożyska i komory, co wiąże się z otwarciem komory i demontażem łożyska. Wszystkie powierzchnie należy umyć rozpuszczalnikiem na bazie naftowej, zalecanym przez producenta smaru. Używać pędzla i rękawic. Sprawdzić czy powodem ubytku smaru nie był zły stan uszczelnienia komory łożyska, i w razie potrzeby dokonać jego naprawy lub wymiany. Ważna jest ilość smaru. Często spotykanym błędem jest wypełnianie smarem całej przestrzeni wewnątrz łożyska oraz całej objętości komory. Pomijając szczególne przypadki, można przyjąć jako zasadę, że smarem wypełnia się przestrzeń wewnątrz łożyska, w około 1/3 jej objętości, wciskając smar pomiędzy elementy toczne - rys. 5, natomiast obudowę wypełnia się w około 1/3 do 1/2 jej objętości. Im mniejsza jest prędkość obrotowa tym smaru może być więcej. Producenci łożysk określają zalecane ilości smaru z większą precyzja. Zbyt duża ilość smaru prowadzi do nadmiernego wzrostu temperatury. Wciskając smar między pierścienie i elementy toczne łożyska zabudowanego w pompie, dostępnego z jednej strony, jednocześnie wyciska się z niego zużyty smar do wnętrza korpusu, co powinno być umożliwione przez konstrukcję łożyskowania. Smar traci z czasem swoje właściwości. Objawia się to wyciekami przez uszczelnienia, zmianą koloru smaru, zmianą poziomu i barwy dźwięku pracy łożyska, wzrostem temperatury. Niezależnie od kierowania się tymi objawami można przewidzieć i określić czasokresy dosmarowywania lub wymiany smaru. Są one zależne od kilku czynników, na przykład od wielkości łożyska. Małe pompy monoblokowe posiadają łożyska kulkowe, promieniowe, wypełnione smarem fabrycznie i uszczelnione obustron- nie, a więc nie wymagające smarowania w eksploatacji. Im większe łożysko i im większa prędkość obrotowa tym czasokresy smarowania muszą być krótsze. Czasokresy smarowania powinny być określone w dokumentacji techniczno-ruchowej

5 (DTR) pomp. Jeśli DTR pompy tych informacji nie zawiera należy się posłużyć nomogramami podawanymi w poradnikach i katalogach łożyskowania. Dla typowych prędkości obrotowych pomp można przyjąć następujące orientacyjne czasokresy wymiany smaru: 1500 obr/min, łożysko kulkowe poprzeczne, wielkość otworu do 30 mm - około godzin pracy, wielkość otworu do 100 mm - około godzin pracy 3000 obr/min, te same łożyska - odpowiednio około 7000 i 1000 godzin pracy. Czasokresy dla łożysk baryłkowych i kulkowych wzdłużnych powinny być o około 3 do 4 -krotnie krótsze. Dane te można przyjąć dla łożysk pracujących w temperaturze do około 70 C. Im temperatura wyższa, tym czasokresy krótsze; przy 85 C - dwukrotnie, przy 100 C - czterokrotnie. Dla niższych temperatur, odpowiednio dłuższe; przy 55 C - dwukrotnie, przy 40 C - czterokrotnie. Tyle o smarowaniu smarem plastycznym. Rzadziej spotykane, lecz również wymagające omówienia jest smarowania olejem. Stosuje sieje gdy łożyska, na skutek większego obciążenia i większych prędkości, generują więcej ciepła. Konstrukcja łożyskowania ze smarowaniem olejowym pozwala na skuteczne odprowadzenie ciepła przez większą powierzchnię korpusu, chłodnice, a w szczególnych przypadkach przez chłodzenie oleju w obiegu zewnętrznym. Smarowanie obiegowe spotyka się rzadko, a najczęściej- smarowanie zanurzeniowe, pokazane na rys. 3. Podstawowa zasada, obowiązująca w tym przypadku to utrzymywanie odpowiedniego poziomu oleju. W stanie bezruchu powinien on znajdować się na wysokości osi elementów tocznych, w ich dolnym położeniu - rys. 9. Przy poziomie wyższym wzrośnie temperatura pracy i zagrożenie wyciekami oleju przez usz-czelnienia. Obniżenie poziomu zagraża brakiem smarowania. smarowanymi zanurzeniowo Rys. 9. Poziom napełnienia olejem korpusu z łożyskami Wymaganie napełnienia korpusu do dokładnie określonego poziomu wiąże się z koniecznością kontroli. W najprostszym przypadku poziom oleju kontroluje się przy pomocy wskaźnika bagnetowego lub obserwując poziom w szkle wziernika, lub olejowskazu. Kontrola poziomu w eksploatacji oraz uzupełniania oleju nastręcza trudności. Aby ułatwić nadzór pomp stosuje się często smarownice, samoczynnie utrzymujące poziom oleju, zwane też regulatorami poziomu oleju. Pompę z taka smarownicą pokazuje rys. 3. Działanie smarownicy wyjaśnia rysunek 10. Polega ono na automatycznym dozowaniu oleju ze zbiorniczka po odsłonięciu się górnej krawędzi pionowej rurki. Zbiorniczek napełnia się w pozycji odchylonej - rys. 10a). Po ustawieniu w pionie, część oleju spływa ze zbiorniczka do korpusu i ustala się równowaga na poziomie położenia górnej krawędzi ukośnie ściętej rurki - rys. 10b. Jej odsłonięcie powoduje spływ ze zbiorniczka takiej ilości oleju aby nastąpił powrót do stanu równowagi. Poprawne działanie regulatora wymaga kontrolowania i okresowego uzupełniania oleju w zbiorniczku oraz drożności korka, pokazanego na rysunku 10, utrzymującego w korpusie ciśnienie atmosferyczne. Niedrożność korka jest przyczyną wielu awarii łożyskowania. Należy zauważyć, że korpus łożyskowy jak gdyby oddycha. Temperatura w jego wnętrzu zmienia się od

6 temperatury otoczenia przed uruchomieniem i po zatrzymaniu do znacznie wyższej w trakcie pracy. Tym samym w trakcie pracy ciśnienie ma tendencję wzrostową, i jeśli korek jest niedrożny - powietrze z wnętrza jest wypychane przez uszczelnienia. Po zatrzymaniu pompy korpus zasysa przez uszczelnienia powietrze z zewnątrz. Rys. 10. Regulator poziomu oleju a) napełnianie zbiorniczka, b) poziom oleju na wysokości górnej krawędzi ukośnie ściętej rurki Ciśnienie wewnątrz korpusu różni się wówczas od ciśnienia atmosferycznego co powoduje niewłaściwe działanie regulatora poziomu oleju i uszczelnień. Aby różnice ciśnień nie były zbyt duże korek musi być drożny. Spotyka się niekiedy olejowskazy wkręcane w miejsce regulatorów poziomu oleju, eliminowanych na skutek uszkodzenia (zbicie szklanego zbiorniczka). W większości znanych przypadków prowadzi to do utrzymywania niewłaściwego poziomu oleju. Łatwo zauważyć, że poziom w zbiorniczku regulatora jest wyraźnie wyższy od poziomu osi otworu mocującego go do korpusu. Przy okazji - regulator poziomu oleju nie może być stosowany do pomp, np. trakcyjnych, które podczas pracy mogą zmieniać swoje położenie. Przecieki oleju przez nieszczelności oraz zanieczyszczenia nie są jedynym powodem, dla którego występuje potrzeba kontroli i uzupełniania oleju. Ważniejszym jest utrata właściwości smarnych w trakcie eksploatacji. Oleje mineralne mają tendencję do starzenia się (utleniania), tym silniejszego im wyższa jest ich temperatura w pracy. Można przyjąć, że trwałość oleju mineralnego w temperaturze pracy rzędu 60 C wynosi około 4 lata, 80 C około 1 roku, a przy 100 C już tylko około 3 miesiące. Po tych okresach następuje utrata podstawowej właściwości jaką jest lepkość. W praktyce, gdy temperatury pracy nie przekraczają C, wskazana jest wymiana oleju raz na rok. Z wymianą oleju wiąże się potrzeba całkowitego opróżnienia komory łożysk ze zużytego oleju, wypłukanie komory i łożysk rozpuszczalnikiem, następnie świeżym olejem. Warunki pracy są różne, co powoduje konieczność poprawnego doboru oleju. Czynnikiem decydującym jest LEPKOŚĆ. Ogólną prawidłowością jest stosowanie oleju o mniejszej lepkości przy większych prędkościach obrotowych, a oleju o większej lepkości przy większych obciążeniach. Przyjmuje się, że lepkość oleju w temperaturze pracy, smarującego łożyska kulkowe, powinna wynosić powyżej 13 mm 2 /s, a łożyska baryłkowe - powyżej 20 mm 2 /s. Lepkość zmienia się wraz z temperaturą. Oleje charakteryzuje się i oznacza lepkością kinematyczną w temperaturze 40 C. Dla różnych gatunków wynosi ona od kilku do kilkuset mm 2 /s. Dokonanie optymalnego wyboru gatunku oleju wymaga korzystania z nomo-gramów i szczegółowych danych tabelarycznych, odnoszących się do gatunków fabrycznych oleju. Do łożysk pomp w przeciętnych warunkach pracy, w temperaturach roboczych do 80 C będą to mineralne oleje łożyskowe i turbinowe o lepkości (w temperaturze 40 C) od 50 do 100mm 2 /s. Do pracy w wyższych temperaturach, 100 C i więcej, zaleca się stosowanie olejów syntetycznych.

7 Źródło: