Łożyska toczne mają ogromne znaczenie w łożyskowaniu maszyn i urządzeń w wielu branżach, np. w przemyśle automotive, górnictwie, hutnictwie, energetyce, przemyśle cementowym, papierniczym, elektronicznym/elektrotechnicznym. Ich nieprawidłowa konserwacja prowadzi do awarii, a te do kosztownych przestojów. Niezbędne jest więc poprawne smarowanie tych elementów. Jak jednak dobrać odpowiedni środek smarny oraz właściwą metodę smarowania?
Dlaczego łożyska wymagają smarowania? Jak wyjaśnia Mirosław Jaroszka, Industrial Aftermarket Development Manager CEE w firmie NSK Europe, smarowanie służy przede wszystkim:
➡️ zmniejszeniu tarcia i zużycia – bezpośredni kontakt metaliczny pomiędzy pierścieniami łożyska, elementami tocznymi oraz koszykiem uniemożliwia warstwa filmu smarnego, która zmniejsza tarcie i temperaturę w obszarach styczności;
➡️ wydłużeniu okresu eksploatacji – trwałość zmęczeniowa łożysk zależy w dużej mierze od lepkości i grubości filmu smarnego, gruba warstwa filmu smarnego zwiększa trwałość zmęczeniową;
➡️ chłodzeniu – cyrkulacja oleju może być wykorzystana do odprowadzenia ciepła z łożyska; system cyrkulacyjny zwykle stosuje się w przypadku wytwarzania nadmiernego ciepła przez łożysko w wyniku wysokich prędkości, dużych obciążeń lub gdy ciepło wytwarzane przez sąsiednie źródło może negatywnie wpłynąć na pracę łożyska. Jakość oleju, a zatem i jego własności smarne pogarszają się w wysokich temperaturach, dlatego ważne jest utrzymanie niskich temperatur smaru i łożyska;
➡️ innym celom – np. właściwe smarowanie zmniejsza ryzyko dostania się obcego materiału do łożysk oraz zabezpiecza łożysko przed korozją i rdzewieniem.
Prawidłowe smarowanie łożysk tocznych zyskuje szczególnie na znaczeniu, jeśli elementy te pracują w wyjątkowo trudnych warunkach, m.in. przy silnych obciążeniach, w skrajnie niskich lub wysokich temperaturach, przy wysokich prędkościach obrotowych, w otoczeniu silnie oddziałujących substancji chemicznych czy przy dużym zanieczyszczeniu i zapyleniu otoczenia. W takiej sytuacji konieczne staje się częste uzupełnianie środka smarnego. Jednak również w normalnych warunkach pracy pomocne może być jego okresowe uzupełnianie, zwłaszcza w przypadku wycieku smaru z obudowy lub gdy jego jakość uległa pogorszeniu. Warto wiedzieć, że nawet w przypadku użycia smaru wysokiej jakości z czasem jego właściwości ulegają pogorszeniu, z tego względu wymagane jest okresowe uzupełnianie.
Od warunków pracy łożysk w dużej mierze zależy więc właściwy wybór środka do smarowania, który jest bardzo ważny dla ich prawidłowego funkcjonowania. – Mając na uwadze takie czynniki, jak: temperatura pracy łożyska, stopień obciążenia oraz wibracji, prędkość pracy łożyska, stopień zanieczyszczenia otoczenia, poziom wilgotności, obecność agresywnych chemicznie mediów, dobiera się środek smarny na bazie mineralnej lub syntetycznej, z odpowiednimi dodatkami oraz zagęszczaczem o określonym stopniu konsystencji i zakresie temperatury pracy – wyjaśnia Tomasz Gibaszewski z firmy Deforin.
Do wyboru są dwa rodzaje środków smarnych: smary plastyczne i oleje. Oba rozwiązania mają swoje zalety i wady, które warto przeanalizować przed wyborem.
Smar czy olej?
Ogólna zasada jest taka, że oleje sprawdzają się wtedy, gdy smary plastyczne nie spełniają wymagań stawianych środkowi smarującemu lub gdy z powodu smarowania innych zespołów maszyn są one jednocześnie używane do smarowania łożysk tocznych. Jak mówi Mirosław Jaroszka z NSK Europe, oleje smarujące stosowane do łożysk tocznych to zwykle wysoko rafinowane oleje mineralne lub oleje syntetyczne, które mają wysoką zdolność tworzenia wytrzymałego filmu smarnego odpornego na utlenianie oraz korozję. Smarowanie olejem jest bardziej wydajne, ułatwia usuwanie ciał obcych oraz obniża temperaturę w układzie łożysk (cyrkulacja oleju powoduje efekt chłodzenia). Z drugiej strony możliwe są wycieki oleju, co powoduje zanieczyszczenie zewnętrzne, dlatego wymagana jest staranna konserwacja.
– Przy doborze oleju smarującego bardzo ważne jest uwzględnienie lepkości w danych warunkach eksploatacji – wyjaśnia Mirosław Jaroszka. – Jeśli lepkość jest za niska, nie utworzy się właściwa warstwa smarująca, a to może powodować nadmierne zużycie materiału i zakleszczenie łożyska. Z drugiej strony zbyt duża lepkość może powodować nadmierne grzanie się łożysk, a tym samym utratę mocy. Ogólnie mówiąc, oleje o niskiej lepkości powinny być stosowane przy dużych prędkościach, jednakże lepkość powinna wzrastać wraz ze wzrostem rozmiaru łożyska i jego obciążenia.
Drugie dostępne na rynku rozwiązanie – smar – to półstały środek smarny na bazie oleju i zagęszczacza. Smar często zawiera wiele substancji dodatkowych, takich jak przeciwutleniacze, inhibitory korozji oraz dodatki przeciwzatarciowe typu EP, nadających mu szczególnych właściwości. Dodatki smarne typu EP zalecane są do zastosowań, w których występują duże obciążenia łożysk. Przeciwutleniacze powinny być dodane, gdy mamy do czynienia z długą eksploatacją łożysk bez wymiany lub uzupełnienia smaru. Podstawowymi składnikami smaru są oleje mineralne, a także syntetyczne, jak olej silikonowy czy diestrowy. Właściwości smaru zależą głównie od charakterystyki jego składnika – oleju. Dlatego lepkość oleju podstawowego jest ważna zarówno przy doborze smaru, jak i oleju. – Smary zrobione z oleju o niskiej lepkości są zazwyczaj bardziej przydatne przy wysokich prędkościach i niskich temperaturach, podczas gdy smary, których podstawą jest olej o wysokiej lepkości, są właściwe do wysokich temperatur i dużych obciążeń – tłumaczy Mirosław Jaroszka. – Na zmianę właściwości smaru wpływa także zagęszczacz, dlatego kryteria wyboru smaru różnią się od kryteriów dotyczących oleju. Pamiętajmy też, że prędkość graniczna smaru to 65%, a oleju – 80%. Jeżeli prędkość robocza przekracza prędkość graniczną dla smaru określoną dla danego łożyska, do smarowania należy użyć oleju.
Warto wiedzieć, że sam dobór odpowiedniego środka smarnego to dopiero pierwszy krok, by poprawić warunki pracy na styku powierzchni roboczych łożyska. Nawet najlepiej dobrany środek smarny nie zadziała, jeśli nie będzie podany do łożyska w odpowiedniej dawce i we właściwym czasie. Kolejnym krokiem jest więc dobór odpowiedniego systemu smarowania.
Jaką metodę smarowania wybrać?
Jak podkreśla Krzysztof Cholewa, dyrektor spółki TriboTec Polska, podobnie jak dobór środka smarnego, dobór systemu smarowania warto powierzyć profesjonalnej firmie z doświadczeniem. – Doradca firmy przeanalizuje warunki pracy łożyska, dobrany już środek smarny, wymagania dotyczące monitorowania procesu i zabudowy systemu smarowania. Po takiej analizie – uwzględniając możliwości finansowe użytkownika – przygotuje propozycję systemu smarowania.
Trzy podstawowe sposoby smarowania łożysk tocznych przedstawia Tomasz Gibaszewski z firmy Deforin Systemy Smarowania Maszyn. – Tradycyjne smarowanie przez smarowniczkę za pomocą smarownic ręcznych, akumulatorowych, zestawów smarowych na beczki, sprawdza się wtedy, gdy mamy łatwy dostęp do łożysk niewymagających częstego smarowania, pracujących w stosunkowo korzystnych warunkach. Smarownice automatyczne stosuje się do smarowania pojedynczych łożysk, często o ograniczonym dostępie, pracujących w trudnych warunkach, wymagających regularnego dostarczania smaru w niewielkich ilościach. Smarowanie centralne jest zaś odpowiednie, gdy większa liczba łożysk jest rozmieszczona w niewielkiej odległości, łożyska są często trudno dostępne, pracują w niekorzystnych warunkach i wymagają regularnego dostarczania środka smarnego w większych ilościach – mówi Tomasz Gibaszewski.
Do smarowania ręcznego używa się smarownic mechanicznych, pneumatycznych oraz elektrycznych, pomagających odpowiednio podać i rozprowadzić środek smarny. Niestety, łatwiej tu o błędy, takie jak nałożenie zbyt małej lub dużej ilości smaru, co może prowadzić do awarii. Dlatego smarowanie ręczne polecane jest w przypadku maszyn pomocniczych, których ewentualna awaria nie będzie dużym problemem. Obecnie częściej wybiera się metodę automatycznego smarowania łożysk, która zdaje egzamin nawet przy dużej ilości punktów smarowniczych. Zaletą nie do przecenienia jest związane z tą metodą bezpieczeństwo personelu i maszyn. Ponadto smarowanie automatyczne wykonywane jest w dużo krótszym czasie niż ręczne i świetnie się sprawdza w wyjątkowo trudnych warunkach eksploatacji łożysk. Automatyczne smarowanie łożysk wykonują lokalne jedno- i wielopunktowe smarownice rozproszone lub układy centralnego smarowania. Te pierwsze podają w wyznaczonym miejscu dokładnie ustaloną dawkę smaru w określonych odstępach czasowych, te drugie zaś podają środek smarny w sposób ciągły.
Co proponują producenci?
Na polskim rynku dostępnych jest wiele środków i urządzeń pomagających utrzymać łożyska toczne w dobrym stanie, a nawet wydłużyć czas ich pracy. Jedną z firm oferujących te produkty jest Deforin. Ma ona w swojej ofercie środki smarne marek Shell, Castrol i Molykote, kierowane do wielu branż przemysłu, sprawdzone również w trudnych warunkach pracy i wspomagające długotrwałe funkcjonowanie łożysk. Ponadto Deforin ma w swoim asortymencie urządzenia pomocnicze, takie jak smarownice ręczne i akumulatorowe (np. Alemite), zestawy smarowe na beczki (Graco, Samoa), smarownice automatyczne (np. ATS Electro-Lube, Greasemax) oraz centralne układy smarowania (m.in. Woerner, Graco, Beka, Lincoln).
Różnorodną ofertę ma firma Orlen Oil, proponująca m.in. linię HUTPLEX ze smarami EP do smarowania elementów maszyn w przemyśle górniczym, hutniczym, ciężkim oraz morskim, zwłaszcza do węzłów tarcia narażonych na wysokie obciążenia udarowe i niskie momenty obrotowe, pracujących w wysokim zapyleniu, w warunkach narażenia na zetknięcie z wodą i solanką. Z kolei GREASEN SYNTEX HT 2 to smar przeznaczony do mocno obciążonych i wysokoobrotowych łożysk tocznych i ślizgowych oraz innych mechanizmów pracujących w hutnictwie, przemyśle cementowym, papierniczym, elektronicznym/elektrotechnicznym. GREASEN COMPLEX 2 jest odpowiedni do wysoko obciążonych łożysk tocznych i ślizgowych oraz innych mechanizmów, a szczególnie zalecany jest do smarowania łożysk piast kół samochodowych, silników elektrycznych, gorących wentylatorów oraz prowadnic, przegubów i innych mechanizmów samochodowych i przemysłowych. Linia GREASEN ŁT-4S to smary odporne na działanie wody, które stosuje się do smarowania: samochodowych łożysk tocznych, przegubów krzyżakowych w trakcie montażu, cięgien i prowadnic maszyn oraz innych elementów urządzeń i łożysk ślizgowych pracujących w dopuszczalnych zakresach temperatur. LITEN NANO-2 przeznaczony jest do smarowania łożysk tocznych, ślizgowych oraz wysoko obciążonych skojarzeń trących pracujących w zakresie temperatur od -30°C do +140°C. Linia LITEN PREMIUM ŁT-4EP jest odpowiednia do smarowania łożysk tocznych i ślizgowych, także w centralnych układach smarowania, przekładni wolnoobrotowych, nisko i średnio obciążonych, przegubów i prowadnic ślizgowych maszyn oraz innych skojarzeń trących występujących w zastosowaniach przemysłowych.
Kolejną firmą oferującą kompleksowe rozwiązania łożyskowe oraz produkty niezbędne do prawidłowej eksploatacji łożysk jest Schaeffler Technologies AG – producent łożysk tocznych i ślizgowych marek INA i FAG. W swojej ofercie ma także środki smarne sprawdzone w różnych zastosowaniach łożyskowych. Są to wysokiej jakości smary rodziny ARCANOL: ogólnego przeznaczenia ARCANOL-MULTI2, -MULIT3 i -MULTITOP, do pracy w podwyższonych temperaturach ARCANOL-TEMP90, -TEMP110, -TEMP120 i -TEMP200, do łożysk poddanych wysokim i bardzo wysokim obciążeniom ARCANOL-LOAD150, -LOAD220, -LOAD400, -LOAD460 i -LOAD1000, a także smary specjalne ARCANOL-SPEED2,6, ARCANOL-FOOD2, ARCANOL-CLEAN M, ARCANOL-MOTION2.
Firma SKF oferuje wiele rozwiązań służących do ręcznego smarowania łożysk, umożliwiających podanie właściwej dawki środka smarnego oraz jego jak najprecyzyjniejsze naniesienie. Są to m.in. niskociśnieniowe smarownice ręczne LAGP 400, ręczne smarownice ciśnieniowe sprawdzające się w zastosowaniach przemysłowych, budowlanych i rolniczych, ręczne smarownice ciśnieniowe obsługiwane jedną ręką (odpowiednie do napełniania smarem z wykorzystaniem pomp napełniających i pomp smaru plastycznego, a także do zasobników ze smarem plastycznym), a także smarownice tłokowe z zasilaniem akumulatorowym i z wbudowanym dozownikiem smaru. W ofercie firmy są też pompy do napełniania smarem plastycznym oraz pompy smaru ręczne i z napędem pneumatycznym. SKF dodatkowo proponuje akcesoria do smarowania ręcznego, takie jak urządzenia do wyrównywania poziomu oleju, urządzenie do napełniania łożysk smarem czy licznik smaru.
Z kolei w ofercie firmy TriboTec Polska jest bogata oferta rozwiązań niemal dla każdego środka smarnego i do każdych warunków pracy. Klienci firmy mogą liczyć nie tylko na dobór systemu, ale również na jego montaż i uruchomienie wraz z regulacją i szkoleniem pracowników obsługi. Firma zapewnia także serwis i dostęp do części zamiennych.
Podstawowe systemy smarowania przeznaczone do łożysk tocznych, oferowane przez TriboTec Polska, to system jednoprzewodowy (do oleju i smaru półpłynnego) oraz progresywny i wieloprzewodowy (do oleju i smarów włącznie z plastycznymi). Całość uzupełnia natryskowy system skąpego (minimalnego) smarowania, gdzie do łożyska podawany jest olej wraz z powietrzem (w celu chłodzenia łożyska).
Firma Vento oferuje zarówno smary do łożysk tocznych, jak i urządzenia do smarowania ręcznego. Turmoxygen i Turmotemp to rodzina smarów odpornych na działanie tlenu, które nadają się do stosowania w łożyskach tocznych. Zakres temperatur, w jakich się sprawdzają, wynosi od -65°C do +250°C. Ponadto w ofercie firmy znajdują się m.in. smarownice ręczne bez zbiornika, przenośne smarownice ręczne, nożne, dźwigniowe i dociskowe, a także smarownice pneumatyczne oraz cała gama dodatkowych rozwiązań, takich jak napełniacze do oleju, zwijadła do smarów, pompy pneumatyczne do smarów czy pistolety i przepływomierze do smaru.
Podsumowanie
Odpowiedni smar lub olej, dobór najlepszej metody smarowania oraz przestrzeganie związanych z tymi działaniami procedur są warunkiem długiego okresu eksploatacji łożyska. Aby wszystkie te czynniki ze sobą współgrały, potrzebna jest szeroka wiedza na temat pracy łożysk i sposobu ich funkcjonowania. Jeśli taka analiza przekracza nasze kompetencje, warto zasięgnąć porad specjalistów, którzy pomogą dobrać właściwy środek smarny oraz urządzenia niezbędne do jego precyzyjnego dozowania. Początkowa inwestycja w tego typu rozwiązania szybko się zwróci dzięki wyeliminowaniu awarii i przestojów w produkcji.
Anna Strożek – dziennikarka i redaktorka od wielu lat współpracująca z prasą branżową. Interesuje się nowymi technologiami i praktyczną realizacją koncepcji Przemysłu 4.0.
