Как правильно выбирать смазку для подшипников качения

Виды подшипников качения и их преимущества

При сборке отечественных автомобилей, таких как те, что производят на Волжском автозаводе, смазка добавляется более чем в сто различных точек. Для этих задач используются различные виды смазок: «Литол-24», «ЛСЦ-15», «ВТВ-1», «Фиол-2», «Фиол-2У», «Фиол-3», «ШРУС-4», «ДТ-1».

Широкое применение подшипников качения дало возможность заменить трение скольжения трением качения. В итоге коэффициент трения снизился до 0,0015-0,006. Ведущие промышленные страны производят сотни миллионов подшипников качения в год. В России подшипники изготавливаются с наружным диаметром от 1,5 до 2600 мм и весом от 0,5 г до 3,5 т.

К достоинствам подшипников качения относятся:

• Низкие потери на трение
• Доступная стоимость благодаря массовому производству
• Широкий диапазон размеров и типов
• Высокая степень взаимозаменяемости
• Простота монтажа и обслуживания
• Минимальная разница момента трения при пуске и работающем режиме
• Небольшие осевые размеры

Подшипники качения бывают шариковыми и роликовыми (например, цилиндрическими, коническими, витками, игольчатыми и др.), а также различаются по направлению воспринимаемой нагрузки: радиальные, упорные и радиально-упорные.

Типы смазок для подшипников

Долговечность подшипников качения зависит не только от нагрузки и частоты вращения, но и от правильного выбора смазок. Смазка помогает уменьшить трение и шум, отводит тепло, защищает от коррозии, заполняет зазоры в уплотнениях и обеспечивает герметизацию подшипникового узла. Для этих целей используются жидкие, консистентные и твердые смазочные материалы. Они помогают поглощать энергию ударов, предотвращая тем самым усталостное разрушение тел качения и образование дорожек в обойме подшипника.

Жидкие смазочные материалы

Жидкие смазочные материалы (масла) эффективно снижают потери на трение и охлаждают подшипники. Однако стоит помнить, что излишек масла только ухудшает работу, мешая свободному вращению тел качения. Это приводит к увеличению как потерь на трение, так и нагрева подшипника в процессе работы.

Жидкие смазки применяются при окружной скорости вала свыше 10 м/с. Обычно используются минеральные масла: приборное МВП, индустриальное 12 (веретенное), индустриальное 20 и масла с антифрикционными присадками (например, дисульфидом молибдена или графитом).

Консистентные смазки

Консистентные (пластичные) смазки, которые имеют консистенцию густых мазей, используются при окружной скорости вала до 10 м/с. Количество смазки в корпусе подшипникового узла составляет около одной трети его свободного пространства. Наиболее популярны литиевые смазки, такие как Литол-2, Циатим-221, Циатим-201 и др.

Эти смазки хорошо удерживаются в узлах трения, не требуя сложных уплотнений, однако не рекомендуется использовать их в условиях высокого тепловыделения. Пластичные смазки лучше работают в узлах, таких как ступицы, поэтому подшипники полуосей задних колес автомобилей обычно заполняются именно пластичной смазкой.

Твердые смазки

Твердые смазки (на основе графита, дисульфида молибдена или нитрата бора) применяются в вакууме и специальных средах. При повышенных температурах (от +140 до +275 °C) возможно использование массивных сепараторов из самосмазывающихся пластмасс. Долговечность подшипника определяется временем до повреждения перемычек сепаратора.

Правильный выбор смазочных материалов существенно влияет на долговечность подшипников, уменьшая трение, снижая контактные напряжения, защищая от коррозии и способствуя охлаждению.

Диагностика состояния подшипников

У работоспособного подшипника дорожка качения гладкая и блестящая. Со временем на дорожке может образоваться тончайшая пленка розоватого или коричневого налета (это результат окислительного изнашивания).

Такой подшипник все еще работоспособен, так как этот вид износа развивается медленно. У изношенного, выработавшего свой ресурс подшипника дорожка становится матовой — это первый признак необходимости его замены.

Если смазка подобрана неверно или ее недостаточно, на дорожке качения появится стекловидный блестящий след. Затем поверхность дорожки станет шероховатой и начнет шелушиться.

Такой подшипник в ступицах или на полуосях будет издавать скребущий звук, а в генераторе или водяном насосе — звук, напоминающий прерывистое гудение.

Вращение подшипника, который начинает разрушаться, сопровождается повышенным выделением тепла. Из-за теплового расширения внутреннего кольца он может заклинить. Процесс смазывания может нарушаться из-за нагрева смазки и ее вытекания. Также возможно термоупрочнение смазки, из-за чего она перестает поступать в зону контакта.

Особенности эксплуатации в различных условиях

Основное требование к смазкам для тяжелонагруженных подшипников ступиц передних колес, водяного насоса и выжимных подшипников сцепления — термостойкость.

В ступицах температура может достигать +100…+120 °C не только из-за работы самого подшипника, но и из-за тормозов, особенно дисковых. Это негативно сказывается на смазке. Особо опасен режим работы, при котором смазка периодически нагревается и охлаждается. Поэтому смазку в ступичных подшипниках автомобилей, которые часто эксплуатируются в городе или на горных дорогах, следует менять чаще.

На ровных дорогах срок службы смазки в подшипниках колес достаточно велик. Смазка, используемая в узлах трения, должна быть достаточно прочной, чтобы не сбрасываться с роликов или шариков, что особенно важно для подшипников с вращающимся наружным кольцом.

В таких конструкциях не рекомендуется использовать слишком мягкие смазки (за исключением автомобилей, работающих в холодных климатических условиях). Для роликовых подшипников применяются более мягкие смазки, чем для шариковых.

Чем выше нагрузка на подшипник, тем более вязкой должна быть смазка. Однако следует помнить, что чрезмерно вязкая смазка подходит не для всех узлов. Например, она может затруднить вращение подшипников электродвигателя. В автомобиле нет слишком нагруженных подшипников, требующих исключительно смазок с высокой вязкостью.

Важно правильно дозировать смазку, закладываемую в подшипниковый узел, при сборке.

Обычно лишь около 5 % смазки содержится в самом подшипнике, а на беговой дорожке — около 1 %. Этого достаточно для обеспечения длительной работы подшипника. В процессе эксплуатации смазка выталкивается с поверхности дорожек качения.

Например, из роликовых конических подшипников ступиц передних колес выдавливается около 40 % смазки, а из подшипников водяного насоса — от 10 до 30 %. Если узел плотно заполнен смазкой, выталкивание её избытка может быть затруднено. Это приводит к увеличению энергетических потерь и повышению температуры деталей. Нагревшаяся смазка увеличивается в объеме, пробивает уплотнение и выдавливается наружу.

Замена смазки в ступице переднего колеса

Каждому автовладельцу полезно знать, как заменять и добавлять смазку, а также регулировать подшипниковый узел автомобиля — ступицу переднего колеса.

Для работы понадобятся: отвертка, бородок, молоток, ключ для гайки подшипников, широкая металлическая банка для промывки, запасной шплинт или гайка с тонкостенной шейкой, тюбик со смазкой, полтора литра бензина, газета и ветошь.

Порядок замены смазки в ступице:

• Подложив газету снизу, положите ступицу на диск колеса, удалите изнутри смазку, а затем аккуратно выбейте наружное кольцо внутреннего подшипника с манжетой при помощи тупого бородка и молотка.
• Промойте все детали бензином, протрите подшипники и осмотрите их дорожки качения. Если дорожки матовые или темные — лучше сразу заменить подшипник.
• Приступите к сборке. Запрессуйте в ступицу наружное кольцо внутреннего подшипника, щедро смажьте сепаратор с роликами и внутреннее кольцо и разместите их в ступице.
• Затем, стараясь не перекосить, легкими ударами молотка установите манжету на место. Выдавите немного смазки на палец из тюбика и очистите палец о кромку манжеты.
• Проведите те же действия с наружным подшипником, кроме операций с манжетой. Установив на место его внутреннее кольцо и всю ступицу в сборе на цапфу, наденьте шайбу и, завернув гайку, приступайте к регулировке.

В большинстве автомобилей на ступицах передних колес установлены радиально-упорные подшипники. В отличие от шариковых, для которых небольшой люфт необходим, роликовые подшипники не должны работать с люфтом. Работают только края роликов на ограниченной дуге окружности.

При регулировке ступицы с роликовыми подшипниками важно, чтобы при проворачивании ступицы рукой не было заеданий, а при покачивании установленного колеса не ощущался люфт. Если люфт заметен, его нужно устранить.

Колпачок перед установкой следует заполнить смазкой примерно на две трети объема как при замене подшипника, так и при обновлении смазки.

При замене и добавлении смазки в другие подшипники качения следуйте тем же правилам: смазка должна заполнять пространство до торцов колец подшипника, а остальную подшипниковую полость — не более чем на 2/3. Если подшипник вышел из строя, а запасного у вас нет, можно продолжить движение, но без спешки — подшипник только начал разрушаться, и при щадящем режиме эксплуатации может еще прослужить несколько сотен километров.

Обслуживание карданных шарниров

Обратите особое внимание на игольчатые подшипники карданных шарниров. Их кольца не вращаются, а лишь колеблются относительно друг друга. Это приводит к образованию канавок на дорожках в местах соприкосновения с иголками, так называемое бринеллирование. При значительном бринеллировании люфт в шарнире увеличивается, и карданный вал начинает шуметь. Разборка и сборка карданного шарнира требует осторожного подхода и навыка; грубые методы здесь недопустимы.

Для игольчатых подшипников кардана лучше использовать смазки с высокой физико-химической стабильностью, созданные на основе вязкого масла, но не слишком прочные. Жидкие смазочные материалы для карданных шарниров использовать нельзя, так как они вытекут в процессе эксплуатации.

При надежной герметизации смазку в карданных шарнирах можно не менять более 100 тыс. км.