podmazivanje kotrljajućeg ležaja

SADRŽAJ

1 Uvod 2

2 Rashladno mazivna sredstva 4

3 Bazna ulja 5

4 Aditivi 6

5 Podmazivanje kotrljajućih ležajeva 8

6 Zakljuĉak 15

7 Literatura 16

SADRŽAJ SLIKA I TABELA

Slika 1. Grafiĉki prikaz interakcije tribologije sa ostalim granama nauke 2

Slika 2. Sastav rashladno mazivnih sredstava 4

Slika 3.Granice upotrebe pojedinih tipova masti kod razliĉitih temperatura

11

Tabela 1. Koeficijent trenja kod kotrljajućih ležaja 9

1 UVOD

Tribologija, kao reĉ je izvedena od grcke reci ″tribos″ što oznaĉava trljanje, trošenje, trenje i sl. U nauĉnoj terminologiji pod pojmom tribologija podrazumeva se: ″nauka i tehnologija o medjusobnom dejstvu površina pri relativnom kretanju, sa posebnim naglaskom na problematiku trenja, habanja i podmazivanja″. Ovako široki kocept tribologije saĉinjen je sa namerom da se zainteresuje što veći broj struĉnjaka razliĉitog profila. Tribologija se smatra interdisciplinarnom nauĉnom disciplinom jer se koriste i primenjuju interdsiciplinarna znanja iz fizike, hemije, mehanike, projektovanja, nauke o materijalu, tehnologije podmazivanja, kao i ergonomije, poslovne ekonomije, organizacije, industrijskih metoda itd.

Slika 1. Grafiĉki prikaz interakcije tribologije sa ostalim granama nauke

Tribologija nalazi primenu u svim industrijskim granama, ukljuĉujući: avio i

automobilsku industriju, inženjerstvo, gradjevinarstvo, bio-medicinu, tekstilnu,

optiĉku i mikro – elektronsku industriju. Trenja i habanja prouzrokuju troškove

vezane za energiju, održavanje, rezervne delove i povećavaju gubitke.

Podmazivanje je postupak kojim se smanjuje trenje i trošenje materijala uvodjenjem maziva izmedju površina u relativnom kretanju. Podmazivanje obuhvata sledeće aktivnosti:

- ĉišcenje – ispiranje: kliznih (mazajućih) površina, razvodnih instalacija maziva, agregata za dopremanje maziva (pumpe, filteri i dr.)

- proveravanje stanja maziva (koliĉine i svojstva) - dolivanje (ubrizgavanje) maziva - zamenu dotrajalog (istrošenog) maziva - regeneraciju istrošenog ulja i dr.

U tehnologiji održavanja tehniĉkih sistema, podmazivanje ima veoma

znaĉajnu ulogu. Podmazivanje doprinosi smanjenju mehaniĉkog trošenja

(habanja) delova sistema, povećava radnu sposobnost sistema ĉime utiĉe na

obezbedjenje optimalnih uslova za rad ĉitavog sistema i njegovih sastavnih

delova.

2 RASHLADNO MAZIVNA SREDSTVA

U metalo-preradjivaĉkoj industiji se pri postupcima obrade upotrebljavaju

rashladno mazivna sredstva koja su sastavljena od ulja, vode i aditiva. Ona

imaju funkciju hladjenja, podmazivanja i odvodjenja neĉistoća. Izbor rashladno

mazivnog sredstva zavisi pre svega od vrste obrade, mašine, alata, obratka i

na kraju od ĉoveka koji radi na mašini. Pri odabiru odgovarajućeg rashladno

mazivnog sredstva, kao i pri njegovoj upotrebi obiĉno se susrećemo sa

razliĉitim pojmovima koje bi trebali da poznaju korisnici kako bi pravilno

razumeli sastav i odabrali odgovarajuće rashladno mazivno sredstvo koje nide

proizvodjaĉi.

U nastavku ću dati osnovne informacije o sastavu rashladno mazivnim

sredstvima kako bi se na osnovu tih informacija korisnici lakše odluĉili o vrsti

odgovarajućeg rashladno mazivnog sredstva. Rashladno mazivna sredsva se

sastoje od baznih ulja i aditiva, kao što je prikazano na slici 1-1.

Slika 2. Sastav rashladno mazivnih sredstava

MINERALNA BAZNA

ULJA

RASHLADNO

MAZIVNA SREDSVA

EMUGLATORI SINTETIĈKA BAZNA

ULJA

BAZNA ULJA ADITIVI

ANTIKOROZIVNI

ZA PODMAZIVANJE

ZA VISOKE PRITISKE

PROTIV PENJENJA

BIOCIDI

PROTIV HABANJA

3 BAZNA ULJA

Bazna ulja predstavlaju osnovu rashladno mazivnih sredstava. Delimo ih na

mineralna i sintetiĉka ulja. Bazna ulja mineralnih ulja su destilati nafte, dok su

bazna ulja sintetiĉkih ulja od nafte, biljanih ulja ili sa organskim sintezama.

Mineralna bazna ulja su rafinati destilacije nafte. Sastavljeni su od parafinskih, natnih i aromatskih ugljovodonika. Parafinska ulja su obiĉno svetle boje, imaju visok indeks viskoznosti, visok broj taĉaka teĉenja i relativno nisku gustinu. Nemaju dobre osobine razgradjivanja i upotrebljavaju se u sluĉajevima kada je poželjan neutralna reakcija. Naftna ulja su malo tamnije bije od parafinskih ulja. Imaju relativno visoku gustinu, nisku taĉku teĉenja i srednje niske indekse viskoznosti. Naftna ulja imaju bolja odobine razgradjivanja od parafinskih ulja i upotrebljavaju se tamo gde je potreban visok stepen hemijskih i fiziĉkih reakcija. Kod aromatiĉkih ulja molekuli imaju nezasićenu strukturu sa prisutnim dvojnim ili trojim vezama. Aromati predstavljaju visoko nezasićene hemijski vrlo reaktivne supstance.

Sintetička bazna ulja su osnova sintetiĉkih rashladno mazivnih sredstava. Samo njihovo ime nam govori da ih dobijamo sintezom, što je gledajući na dobijanje željenih osobina velika prednost. Hemijskim reakcijama i izborom osnovnih reagensa taĉno odredjujemo osobine konaĉnih proizvoda. Osnovna mana je da su proizvodi dobijeni na ovaj naĉin skuplji. Hemijski sintetiĉka rashladna mazivna sredstva delimo na:

o polialfaolefine o poliglikole o estre karbonskih kiselina o estre silicijevih kiselina o halogenirane ugljovodonike itd

Za rashladno mazivna sredstva na osnovi sintetiĉkih ulja odluĉujemo se u sluĉaju, kada sa mineralnim uljima nije moguće ispuniti specifiĉne zahteve (oksidaciona i/ili hemijska stabilnost, visokotemperaturna ili niskotemperaturna upotrebljivost itd)

4 ADITIVI

Naziv aditiv potiĉe od engleske reĉi „add“, što znaĉi dodavati, tako da sam naziv aditivi znaĉi dodatak. U aditive ubrajamo praktiĉno sve što se nalazi pored baznih ulja u nekim rashladno mazivnim sredstvima. Aditivi poboljšavaju karakteristike rashladno mazivnih sredstava i tako ima daju odredjene karakteristike

Vrste aditiva:

Emuglatori su supstance koje omogućavaju rastvorljivost odnosno emugliranje supstance koja inaĉe u vodi nije rastvorljiva. Pomoću emuglatora možemo napraviti koncentrate koji sadrže ceo niz supstanci nerastopljivih u vodi, kod kojih možemo kombinovati pozitivne karakteristike pojedinih aditiva i baznih ulja (dobro podmazivanje, antikorozione karakteristike), sa pozitivnim karakteristikama vode (rashladjivanje, negorljivost, niska cena...).

Hemijski emuglatori su:

o alkil – aril, o sulfonati, o alkalni sapuni masnih kiselina o aminski sapuni masnih kiselin, o etoksilirana jedinjenja itd.

Protivkorozioni aditivi (inhibitori odnosno zaustavljanje reakcije korozije) štite metale od raspada korozijom. Znaĉaj inhibitora korozije je da se „prilepe“ na površinu i na taj naĉin stvore zaštitni sloj koji štiti površinu metala od korozivnih medija (vlaga, kiseonik, kisela atmosfera). Zaštita može biti fiziĉka (stvaranje filma koji fiziĉki spreĉava agresivnom mediju dodir sa metalom) ili hemijska (stvaranje hemijskog filma koji menja potencijal elektrohemijske korozije.). Zato se veliki broj hemijskih jedinjenja upotrebljava kao inhibitor korozije, npr:

o sulfonske kiseline, o sumporna jedinjenja, o derivati fosforne kiseline, o azotna jedinjenja, o amidi masnih kiselina, o derivati karbonskih kiselina, o borova jedinjenja itd.

Sredstva za poboljšavanje podmazivanja su prirodni i sintetiĉki estri koji služe za poboljšanje karakteristika podmazivanja, naroĉito pri obradi aluminijuma

Biocidi su nepoljoprivredni pesticidi. To su aktivne supstance i preparati sa opštimi ili posebnim delovanjem na štetne organizme ili protiv njih. Dodaju se pre svega mašinskim radnim teĉnostima kao antimikrobna zaštitna sredstva. Poznato je 23 vrste biocida koje delimo u 4 veće grupe:

o dezinfekciona sredstva, o sredstva za konzerviranje, o sredstva za uništavanje šteotiĉana, o druga biocidna sredstva

Biocidi su obiĉno ugradjeni u koncentrate radnih teĉnosti, a možemo ih dodati u već pripremljene radne teĉnosti u kojima je došlo do zaraze. Razloga zaraze ima više:

o preniska koncentracija, o loša higijena, o zagadjena voda za pripremu radne teĉnosti, o dugi prekidi u radi itd.

Aditivi za visoke preitiske i aditivi protiv habanja (Extreme Pressure - Anti Wear Additives). Rashladno mazivna sredstva pri obradi metala prenose veoma velika opterećenja pa im se iz tog razloga dodaju aditivi za visoke pritiske i aditivi protiv habanja, koji moraju da spreĉe zavarivanje materijala pri dodiru i smanjenje habanja. Aditivi za visoke pritiske i aditive protiv habanja u zoni podmazivanja smanjuju trenje, a samim tim i habanje. Po sastvu, aditivi za visoke pritiske i aditivi protiv habanja su spojevi hlora, sumpora, fosfora, polarnih jedinjanj itd. Razliĉiti tipovi aditiva za visoke pritiske i aditiva protiv habanja su aktivni u razliĉitim temperaturanim opsezima. Pri njihovoj upotrebi i pri upotrebi drugih aditiva potrebno je poštovati navode za upotrebu za obezbedjenja zdravlja radnika i oĉuvanja okoline.

Aditive protiv penjenja dodajemo u rashladno mazivna sredstvima sa namenom da poboljšamo eliminaciju vazduha i na taj naĉin poboljšavamo njihove karakteristike. Na primer rashladno mazivno sredstvo koje se puno peni praktiĉno ne obavlja svoj zadatak jer deo sredstva dolazi u obliku pene do mesta podmazivanja i hladjenja, pa podmazivanje i hladjenje nije dovoljno efikasno. Po sastavu aditive protiv penjenja delimo na polisiloksane, poliakrilate i kvaterne amonijumske soli

5 PODMAZIVANJE KOTLJAJUĆIH LEŽAJEVA

Kotrljajući ležajevi predstavljaju najbrojniju grupu mašinskih elemenata koji se

podmazuju mazivim mastima. Sastoje se od unutrašnjeg i spoljnog prstena,

izmedju su postavljeni rotirajući elementi:

- kuglice

- valjci

- burići

- iglice

Rotirajući elementi ležaja su medjusobno odvojeni držaĉem, što osigurava

centriĉnost ležaja, jednako rastojanje izmedju površina prstenova i

ravnomerno opterećenje nosivog dela ležaja. Površine po kojima se kotrljaju

rotirajući elementi su obradjene brušenjem, pa je koeficijent trenja kotrljanja

veoma nizak. On se kod kotrljajućih ležaja kreće u grnaicama od 0,001 do

0,005. U tabeli 1 je dat pregled vrednosti koeficijenata trenja kod razliĉitih

tipova kotljajućih ležaja.

Tabela 1. Koeficijent trenja kod kotrljajućih ležaja

Naziv i izgled ležaja Koef. trenja

Naziv i izgled ležaja Koef. trenja

Kuglični ležaj (2 - 3) x

10-3

Igličasti ležaj 2 x 10-3

Jednoredni kuglični ležaj

sa kosim dodirom

(1,5 - 2) x 10

-3

Konično – valjkasti ležaj

(2 - 5) x 10

-3

Dvoredni kuglični ležaj

sa kosim dodirom

(2,4 - 3) x 10

-3

Dvoredni samoudesivi valjkasti ležaj

(2 - 3) x 10

-3

Kuglični samoudesivi

ležaj

(1,3 - 3) x 10

-3

Aksijalni kuglični ležaj

1,2 x 10-3

Cilindrično valjkasti ležaj

(1 - 3) x 10

-3

Aksijalni bačvasti ležaj

(2,5 - 3) x 10

-3

Za vreme rada kotrljajućeg ležaja dolazi do stvaranja kratkotrajnih, veoma

visoko lokalnih opterećenja u zoni kontakta rotirajućih elemenata i prstena

ležaja. Rezultat tako visokih pritisaka su elastiĉne deformacije prstena i

rotirajućeg elementa. Ti visoki pritisci se prenose i na sloj maziva koji se nalazi

izmedju kontaktnih površina, što dovodi do visokog porastavrednosti

viskoziteta i pojave elastohidrodinamiĉkog podmazivanja. Kontaktne površine

se potpuno razdvajaju, pa je kod kotrljajućih ležaja proces habanja veoma

nizak. Zahvaljujući tome radni vek kotrljajućeg ležaja je veoma dug, ali

proraĉunati vek trajanja ležaja se znaĉajno smanjuje u sluĉaju

neodgovarajućeg režima podmazivanja. Pod ovim se podrazumeva

podmazivanje sa neodgovarajućom vrstom masti, kao i podmazivanje sa

nedovoljnom ili probilnom koliĉinom masive masti.

Kotrljajući ležajevi se podmazuju uljem i mazivim mastima. U odredjenom

broju sluĉajeva bolji rezultati se postižu kod podmazivanja uljem, ali u nekim

drugim uslovima rada isti ležaj je bolje podmazati mašću. Na izbor medija

uglavnom utiĉe konstrukcija mašine i kućišta u kome je smešten ležaj. Osim

ovoga, na izbor tupa maziva utiĉu i neki drugi elementi, kao na primer zahtev

za odvodjenjem toplote, nemogućnosti dovoda ili odvoda maziva, potrebno je

obaviti zaptivanje itd. Na izbor medija utiĉe i veliĉina preĉnika rupe ležaja,

odnosno broj obrtaja ležaja.

Vek trajanja ležaja zavisi i od spoljnih uticaja, kao na primer :

- vode

- temperature

- neĉistoća

- udarnog opterećenja itd

Voda može da prodre u kućište ležaja iz vazuha ili iz okoline, na primer kod

vozila, u valjaonicama, na transportnim trakama itd. Takvi ležajevi se moraju

podmazivati mazivim mastima koje su otpore na ispiranje vode, a kućište

treba da bude ispunjeno mašću, kako bi se spreĉio prodor vode. Ispitivanjem

je utvrdjeno da se u sluĉaju prodora vode radni vek ležaja znaĉajno smanjuje.

Temperatura okoline do 200OC utiĉe na stabilnost mazivih masti, a

temperatura preko te vrednosti i na radni vek ležaja. Zavisno od veliĉine

temperature ležaja, vrši se i izbor odgovarajućeg tipa mazive masti. Na izbor

tipa mazive masti, osim temperature, utiĉu i faktor brzine, veliĉina opterećenja,

prisustvo vode i drugi elementi. Izbor odgovarajućeg tipa mazive masti je,

dakle, razultat kompleksnog sagledavanja radnih uslova, iako se za ležaje koji

rade u nepovoljnim radnim uslovima može reći da su jedna, ili najviše dve

uticajne komponente bitne i izbor mazive masti se vrši u odnosu na njuh. Ako

se, na primer, analizira izbor mazive masti u odnosu na temperaturu,

neophodno je uzeti u obzir i vrednost faktora brzine. On se proraĉunava

prema jednaĉini:

gde je:

DS – srednji preĉnik ležaja

D – preĉnik spoljnog prstena

d – preĉnik untrašnjeg prstena

n – brzina rotacije

Na slici 2 prikazan je dijagram granica upotrebe pojedinih tipova mazivih masti

kod podmazivanja u razliĉitim temperaturnim uslovima.

Slika 3.Granice upotrebe pojedinih tipova masti kod razliĉitih temperatura

U prikazanom dijagramu su date granice upotrebe mazivih masti do radnih

temperatura od 180OC. Kod viših temperatura neophodna je upotreba

visokotemperaturnih pasta ili se primenjuje podmazivanje centralnim

sistemom, koji će dozirati mast u kraćim vremenskim impulsima i u većim

koliĉinama nego što je to inaĉe potrebno. Ukoliko se tip i koliĉina mazive masti

ne usklade sa temperaturom okoline, doći će do procesa razdvajanja mazive

masti na ulje i sapun. Kod drugog zadržavanja na jednom mestu u kućištu

ležaja, oni će preći u tvrdu, crnu masu, koja će oštetiti kontaktne površine.

Kod rada ležaja u normalnim uslovima osnovni kriterijum za izbor vrste masti

je broj obrtaja, veliĉina i karakter opterećenja. Uticaj broja obrtaja se izražava

odnosom:

gde je:

n – najveći broj obrtaja ležaja u radu

ng – graniĉni broj obrtaja ležaja kod podmazivanja mastima (odredjuje

se za odredjeni tip i veliĉinu ležaja na osnovu informacija koje u

katalogu daje proizvodjaĉ ležaja)

Pokazatelj veliĉine specifiĉnog opterećenja je brojĉana vrednost odnosa:

gde je:

C – dinamiĉka nosivost ležaja (odredjuje se iz kataloga ležaja)

P – ekvivalentno opterećenje, a proraĉunava se prema

gde je:

Fr – radijalna sila

Fa – aksijalna sila

x, y – brojĉane vrednosti koje se vede iz kataloga ležaja

Za podmazivanje kotrljajućeg ležaja sa normalnim opterećenjem i kod rada

bez delovanja nepovoljnih spoljnih uticaja, potrebne su sasvim male koliĉine

mazive masti. Zbog toga se kućište ležaja puni potpuno samo u sluĉajevima

kada maziva mast, osim funkcije podmazivanja, treba da obavi i funkciju

zaptivanja. Kod ležaja sa visokim brojem obrtaja nije dozvoljeno potpuno

punjenje ležaja mašću, jer zbog visokih vrednosti trenja u unutrašnjosti mazive

masti dolazi do porasta temperature. Ona utiĉe na razgradnju i pad vrednosti

viskoznosti mazive masti, pa je konaĉan rezultat skraćenje radnog veka

ležaja. Utvrdjeno je da veći broj kotrljajućih ležaja strada zbog velike koliĉine

mazive masti u kućištu, nego zbog nedovoljne koliĉine.

Koliĉina mazive masti kojom treba ispuniti kućište ležaja zavisi od broja

obrtaja. Nasuprot tome, slobodan prostor unutar samog ležaja trebalo bi da

bude uvekispunjen mašću.

Svim ležajevima se u toku rada mora povremeno dodatavati odredjena

koliĉina mazive masti. To se naravno ne odnosi na ležaje zatvorene izrade

kod kojih je mastubaĉena u ležaj i nakon toga su svi otvori na boĉnim

stranama zatvoreni, kao i na ležaje standardne izrade, kod kojih je mast

„zapakovana“ u kućištu, a ležaj zaptivkama zaštićen od ulaska prašine, vode

ili drugih kontaminata. Kod ležajeva zatvorene izrade mora se odabrati takva

mast ĉiji je vek upotrebe duži od radnog veka ležaja, a kod ležaja pakovane

izrade kućište se povremeno otvara i maziva mast se menja.

Proraĉunom podmazivanja kotrljajućeg ležaja neophodno je odrediti koliĉinu

mazive masti koja se naknadno dodaje ležaju i dužinu intervala u kome je

neophodno dodavati mast. Interval dodavanja proraĉunate koliĉine masti vrši

se u normalnim radnim uslovima, u odnosu na broj obrtaja i tip kotrljajućeg

ležaja. Pod normalnim radim uslovima podrazumeva se rad ležaja bez

ekstremnih i udarnih opterećenja, rad na temperaturama do 75OC i rad u

atmosferi bez prisutnog kontaminata – vode, prašine, ĉestica metala, kiselina i

drugog.

Intervali podmazivanja ležaja koji radi u normalnim uslovima su veoma dugi.

Kreću se, u najnepovoljnijim uslovima broja okretaja kod samonosivog

valjkastog ležaja, od oko 300 ĉasova do preko 50.000 ĉasova kod radijalnog

krutog kugliĉnog ležaja kod rada sa malim brojem obrtaja.

Rad ležaja u normalnim uslovima se veoma retko postiže, pa se vrednost

intervala podmazivanja mora smanjiti u odnosu na stvarne uslove rada:

- uticaj prašine i vode na radne površine ležaja,

- intenzitet udarnog opterećenja

- vibracije

- povišene temperature

Na interval podmazivanja i koliĉinu masti koje se dodaje ležaju bitan uticaj ima

naĉin podmazivanja. Sa stanovišta kriterijuma zahteva ležajeva, idealan sluĉaj

bi bio ako bi se stvarni interval podmazivanja doveo na vrenost nula, a

proraĉunata koliĉina mazive masti postepeno dozirala unutar proraĉunatog

intervala podmazivanja. To se kod podmazivanja uljem postiže veoma

jednostavno, kod podmazivanja mazivim mastima bilo bi veoma teško, a

ukoliko se uzmu u obzir zahtevi kotrljajućih ležajeva, to stvarno nije

neophodno. Kod ruĉnog podmazivanja proraĉunate vrednosti koliĉine masti i

intervala podmazivanja interval se skraćuje a proporcionalno tome smanjuje i

koliĉina masti koja se dozira ležaju u toku jednog radnog takta sistema za

podmazivanje. Iz tog zakljuĉka sledi da sistem za centralno podmazivanje

omogućuje približavanje idealnom režimu doziranja mazive masti.

Osim pravilnog proraĉuna potrebne koliĉine mazive masti, intervala

podmazivanja i odgovarajućeg tipa mazive masti, veoma važno je i rešenje

naĉina dovodjenja mazive masti ležajima.

6 ZAKLJUĈAK

Zahtevi triboloških sistema u pogledu odgovarajućeg kvaliteta mazive masti su

veoma široki, skoro isto koliko i podruĉje primene. Oni su odredjeni pre svega

tribološkim sistemom, odnosno konkretnim zahtevima elementa koji se

podmazuje.

Izbor odgovarajućeg tipa mazive masti, penetracije i intervala podmazivanja je

relativno složen zadatak. Da bi se pravilno obavio, neophodno je izvršiti

detaljnu analizu kinematike mašine i radnih uslova kritiĉnog maznog mesta.

Opšta je tendencija da se za podmazivanje mašine, postrojenja ili proizvodnog

pogona koristi najmanji broj razliĉitih tipova mazivih masti, penetracije i

stepena poboljšanja svojstva podnošenja visokih pritisaka. Da bi se taj zahtev

ispunio izabrana maziva mast mora da zadovolji radne uslove jednosg ili više

elemenata koji rade u najtežim uslovima.

7 LITERATURA

Ivković B. – Osnovi tribologije

Savić V. – Postupak proraĉuna centralnog sistema za podmazivanje

Savić V. – Sistemi za centralno podmazivanje

Savić V. – Tribologija

Interntet

podmazivanje kotrljajućeg ležaja

Documents