Doskonalenie konstrukcji łożysk i stosowanie nowych materiałów to również nowe wyzwania związane z ich smarowaniem. Tylko nowoczesne, odpowiednio dobrane środki smarne pozwalają na właściwą i ekonomiczną eksploatację łożyska.
Uzyskanie większej efektywności maszyn i urządzeń jest z reguły związane z większym obciążeniem elementów konstrukcyjnych, w tym także łożysk. Obecnie łożyska pracują w takich warunkach, które jeszcze nie tak dawno były nie do pomyślenia. Dlatego też ważna jest ich właściwa eksploatacja, w której często użytkownik okazuje się najsłabszym ogniwem.
Najpopularniejsze łożyska to: ślizgowe, toczne (w tym różne kulkowe, wałeczkowe, stożkowe, baryłkowe, igiełkowe), łożyska wzdłużne itp. Dla ścisłości należy wspomnieć też o łożyskach hydraulicznych, magnetycznych i elektrycznych. Do tego dochodzą nowe materiały do ich budowy, takie jak tworzywa sztuczne czy materiały ceramiczne. Niektóre łożyska wykonane z nowych materiałów (naturalnie śliskich) nie wymagają smarowania.
Stały postęp dotyczy zarówno łożysk, jak i uszczelnień oraz smarów. Usprawnienia, jakie stosują producenci łożysk i uszczelnień, to m.in. nowe rodzaje labiryntów, które uniemożliwiają przedostanie się zanieczyszczeń do łożyska.
Na naszym rynku działa wiele firm związanych w różny sposób z problematyką smarowania łożysk. Są to zarówno koncerny lub grupy petrochemiczne, jak i producenci łożysk, którzy często oferują również środki smarne do swoich produktów. Są też firmy, które specjalizują się w środkach smarnych dla przemysłu. Przykładem może być firma Klüber Lubrication – międzynarodowy koncern należący do grupy Freudenberg. Oferuje specjalistyczne środki smarowe dla wszystkich gałęzi przemysłu. W ofercie ma około 2000 produktów, takich jak: oleje, smary plastyczne płynne i stałe, pasty, lakiery ślizgowe, w tym środki mineralne i syntetyczne, do wysokich i niskich temperatur, do wysokich obrotów i obciążeń, powłoki oddzielające i antykorozyjne, odporne na media agresywne, nieszkodliwe fizjologicznie i biologicznie.
Koncern petrochemiczny TOTAL oferuje gamę środków smarnych dla przemysłu powstałą z połączenia trzech gam produktów oferowanych pod znakami ELF, FINA i TOTAL. W ofercie znajduje się też TIG XP5 Lubrication Data Processing – oprogramowanie do planowania i regularnego monitorowania środków smarnych i przeglądów remontowych. COMPLEX od lat jest jednym z liderów produkcji i handlu łożyskami i częściami maszyn na rynku polskim i środkowoeuropejskim. Z kolei koncern SKF to ponad 100-letnie doświadczenie w dziedzinie łożysk i uszczelnień. Swoim doświadczeniem poniżej dzielą się przedstawiciele takich firm, jak: BGM MOLYDAL, FIN, Klueber, LOTOS Oil, NILS Polska, Oiltech, Probearings, Timken Polska.
Niewłaściwa obsługa
Aby spełniać wysokie wymagania stawiane łożyskom, wykonywane są one z dużą precyzją. Niestety nie zawsze pamiętają o tym użytkownicy przyzwyczajeni przez lata do zupełnie innych standardów.
Jak mówi Kamil Wnuk z firmy Probearings, błędy, które są często popełniane przy obsłudze łożysk, to choćby niezachowanie czystości w czasie wymiany. Warto zwrócić uwagę, że zabrudzenie, nawet z pozoru niewielkich rozmiarów, np. włos, to obiekt o grubości 50 µm, a film smarno-olejowy to tylko 0,2 µm. Dlatego zabrudzenia powyżej 1 µm powodują zniszczenia łożyska podczas rozruchu maszyny. Gdy monter zabrudzi smar i z takim zamontuje łożysko, to czas jego pracy ulega skróceniu. Kamil Wnuk twierdzi, że brudny smar podczas montażu jest częściej odpowiedzialny za awarię, niż wady ukryte, które zdarzają się w łożyskach.
Marek Dębiński – kierownik Działu Serwisu Olejowego w LOTOS Oil, twierdzi, że użytkownicy często nie przestrzegają zasad określanych przez producentów łożysk, a dotyczących: objętości smaru do pierwszego i okresowego napełnienia łożyska (podczas pracy, po okresowym i dłuższym postoju). Nie przestrzega się też częstotliwości smarowania w zależności od warunków i środowiska pracy łożyska oraz zapomina o kryteriach doboru smaru (rodzaj zagęszczacza, jakość i klasa konsystencji smaru), stosując zasadę, że smar jest smarem i najczęściej jest wybierany najtańszy o najniższym poziomie jakości. Również przepełnienie łożyska smarem wywołuje dodatkowe opory, wzrost temperatury, wzrost ciśnienia smaru w łożysku, co powoduje destrukcje struktury smaru. Elementy łożyska nie są smarowane smarem, lecz wydzielanym z niego olejem. W prawidłowych warunkach pod wpływem nacisku ze smaru wydziela się olej, który smaruje, a gdy obciążenie zniknie – olej wraca do struktury. Przepełnienie łożyska smarem zaburza ten proces, co powoduje wyciekanie oleju ze smaru, zmianę jego konsystencji i dalsze pogorszenie smarowania, stwardnienie, a następnie nawet możliwe zatarcie. – Znam przypadki – mówi Marek Dębiński – gdy „sumienny” pracownik tak napełnił łożysko smarem, że po uruchomieniu wywołało to duże ciśnienie, które spowodowało trwałe uszkodzenie mechaniczne łożyska (szczególnie w przypadku łożysk ślizgowych kulistych). Odrębną sprawą jest szczelność łożysk i wpływ zapylenia. Użytkownicy w wielu przypadkach przy wymianie łożysk zapominają o sprawdzeniu opraw uszczelek itp. W sytuacjach, gdy układy smarowania olejowego mają określoną w DTR klasę czystości, użytkownicy sądzą, że ta własność jest stałą wielkością związaną z jakością oleju, niestety klasa czystości to stan układu i nawet dostawa oleju o określonej klasie czystości nie gwarantuje jej zachowania, jeśli wymianę, dolewkę oleju wykonano z błędami czystości oraz gdy układ jest zanieczyszczony.
Krzysztof Puchałka z Aesseal Polska zwraca uwagę na często popełniane przez użytkowników łożysk błędy, takie jak: zaniedbanie estetyki, czyli zgoda na wyciek z komory łożyskowej (zwłaszcza w układach poziomych), dopuszczenie do zawilgocenia środka smarnego wewnątrz komory łożyska, montaż simmeringa na wytartym rowku na wale. Jego zdaniem warto zwrócić uwagę na uszczelnienia serii LabTecta – ochrona komory łożyska przed wyciekiem środka smarnego z zewnątrz komory oraz ochrona środka smarnego wewnątrz komory przed zanieczyszczeniami i wilgocią. Uszczelnienie jest bezstykowe – wydłużona żywotność, ma stacjonarne o-ringi doszczelniające do wału, przez co unikamy wycierania wału (tulei) w przestrzeni współpracy z uszczelnieniem tradycyjnym, a z nowości to LabTecta PB, uszczelnienie labiryntowe dedykowane do opraw dzielonych.
Dobór oleju, smaru
Użytkownicy łożysk często zadają pytanie producentom, czy łożyska są wstępnie smarowane. Nie ma na to oczywiście jednoznacznej odpowiedzi. Na przykład w przypadku większości łożysk firmy Timken, są one chronione cienką warstwą środka konserwującego, która – choć chroni przed rdzą i korozją, nie jest środkiem smarnym. W przypadku tego producenta stosowana substancja konserwująca jest kompatybilna z większością olejów oraz smarów, dlatego nie zachodzi konieczność jej usunięcia przed nałożeniem środka smarnego. Jednak Timken produkuje też gamę specjalnych łożysk, które są „wstępnie smarowane” fabrycznie. Obejmuje ona łożyska kolejowe, zespoły łożysk piast samochodowych, zintegrowane zespoły łożyskowe, łożyska kulkowe z szerokim pierścieniem wewnętrznym, jednostki łożysk ślizgowych dzielonych oraz niektóre łożyska kulkowe. Ponieważ są one smarowane wstępnie, nie ma potrzeby usuwania uszczelek w celu dodatkowego smarowania.
Problem powstawania błędów smarowania łożysk wynika, jak mówi Marek Dębiński, ze złego doboru środków smarnych (olejów, smarów) zależnie od warunków i środowiska pracy, dobieranie w wielu przypadkach oleju za olej czy smaru za smar powoduje powielanie błędów. Środek smarny podlega takim samym wymaganiom, jak każdy element konstrukcyjny i każdy użytkownik winien tego przestrzegać. Smar i olej o podobnej nazwie może się różnić w wykonaniu i jakości zależnie od producenta. W wielu przypadkach, jeśli decyduje cena, błędy są jeszcze potęgowane.
– Niestety firmy też sprzedają smary bez konsultacji wymagań z klientem – uważa Kami Wnuk. – Nie pytając, czy węzeł łożyskowy był myty, czyszczony, a jeśli tak, to jakimi środkami – takie dane są wymagane do określenia prawidłowego środka smarnego. Nie sprawdzając specyfikacji i możliwości łączenia smarów, można zamiast smaru uzyskać „mydło”! Nie wolno łączyć smarów bez sprawdzenia specyfikacji. Na pewno też problemem są przesmarowane (lub niedosmarowane) łożyska, które zamiast przenosić ruch, ślizgają się w smarze. Obie sytuacje to w efekcie wzrost temperatury, w jakiej pracuje łożysko, i w konsekwencji jego uszkodzenie.
Cezary Borowiecki z firmy BGM MOLYDAL zwraca uwagę na to, że są smary i smary specjalne. Pierwsze można stosować w miejscach, gdzie nieważne są luzy, wycieki itp. – chodzi tylko o ruchomość bez skrzypienia. Tam, gdzie parametry ruchu są ściśle określone, warunki pracy trudne, a wyłączenie z ruchu kosztowne, stosujemy smary specjalne. Na ten przymiotnik zasługują smary, które mają duże spektrum likwidacji tarcia, przenoszenia obciążeń, likwidacji drgań, wytrzymują w niskich czy wysokich temperaturach, agresywnym środowisku itp. Smary specjalne są droższe w zakupie, ale tańsze w układzie kosztów ogólnozakładowych, ponieważ wydłużają żywotność węzłów tarcia, zapewniają bezawaryjną pracę – są bardziej wydajne; w skrajnych przypadkach można zmniejszyć ich zużycie nawet kilkadziesiąt razy w porównaniu do smarów zwykłych. MOLYDAL powstał we Francji w roku 1958. Bazą utworzenia firmy było przemysłowe zastosowanie amerykańskich odkryć naukowych z okresu II wojny światowej, związanych z potrzebami lotnictwa. Odkrycia te pozwoliły na wykorzystanie zalet molibdenitu (sproszkowanego dwusiarczku molibdenu) w procesach smarowniczych.
Mówiąc o doborze środka smarnego, nie można nie wspomnieć o łączeniu dwóch typów olejów/smarów w tym samym komponencie. Nie zawsze daje się usunąć w całości stary smar. W tym przypadku firma Timken radzi – jeśli oba środki smarne mają podobną gęstość oraz ciecze bazowe, nie powinny pojawić się żadne problemy związane z ich kompatybilnością. Jeśli istnieje różnica pomiędzy lepkością cieczy bazowej obu środków smarnych, ich zmieszanie prowadzi do powstania lepkości cieczy bazowej o wartości pośredniej. Inna lepkość oleju może nie wywołać problemu kompatybilności, ale spowodować problemy z wydajnością łożyska. Ważne jest dokładne oczyszczenie lub usunięcie starego smaru z danej części urządzenia, by upewnić się, że własności nowego środka smarnego nie zostaną zmienione w znaczący sposób w wyniku zmieszania go ze starym środkiem smarnym. Cieczy bazowych opartych na polieterach perfluorowych oraz silikonie nie powinno się mieszać z innymi cieczami bazowymi. Ciecze bazowe oparte na węglowodorach (mineralnych i syntetycznych) oraz ciecze bazowe oparte na estrach są do pewnego stopnia kompatybilne. Zagęszczacze glinowe oraz polimocznikowe nie powinny być mieszane z innymi zagęszczaczami, ponieważ może dojść do zmiękczenia lub rozkładu smaru.
W przypadku specjalnych wymagań związanych ze smarowaniem można skorzystać z ofert opracowania produktów smarnych. Przykładem NILS Polska, która dysponuje laboratorium B&R (Badawczo-Rozwojowe). Firma oferuje szereg usług, takich jak analiza ogólnego stanu smarowania, utrzymanie prewencyjne maszyny oraz filtrowanie off-line oleju za pomocą systemu działającego niezależnie od obiegu wewnętrznego maszyny, co redukuje konieczność wymiany oleju, a w konsekwencji ogranicza zanieczyszczenie środowiska i obniża koszty.
W firmie Albeco, w której główny asortyment stanowią łożyska oraz technika liniowa, smary odgrywają w ofercie coraz ważniejszą rolę. Nie ma właściwej eksploatacji maszyny bez odpowiedniego smarowania. Zdaniem Radosława Berłowskiego z Albeco w doborze środka smarującego ważne jest określenie warunków, w których będzie on stosowany: temperatury roboczej, prędkości obrotowej, stopnia zanieczyszczenia, pracy w warunkach podwyższonej wilgotności lub inne specjalne wymagania, na przykład atesty zezwalające na stosowanie smaru w przemyśle spożywczym. Jego zdaniem warto zamiast smaru uniwersalnego wybrać smar dokładnie dobrany do zastosowania, choć szeroka oferta niejednokrotnie utrudnia odnalezienie tego, który najlepiej spełni wymagania odpowiedniej aplikacji, a źle zastosowany środek smarny może przynieść więcej szkody niż pożytku. Jak mówi Radosław Berłowski, firma stara się kształtować ofertę smarów przede wszystkim na podstawie informacji od odbiorców i zbiera opinie o smarach, które ma w ofercie od dłuższego czasu.
Temperatura i woda
W smarowaniu łożysk bardzo ważną rolę odgrywa ilość wody w oleju. Jak ważne jest ograniczenie tej wielkości, świadczy fakt, że 2% wody w oleju ograniczają żywotność łożysk o blisko 50%. Dosyć często zdarza się, że ograniczenie temperatury oleju w łożyskach usiłuje się osiągnąć przez zwiększenie ilości oleju, doprowadzając do tego, że łożyska są w nim niemal zanurzone. Takie postępowanie prowadzi – jak mówi Krzysztof Klepka z firmy Oiltech – do zwiększenia energii traconej w węźle łożyskowym. Tracona energia zmienia się w ciepło, które przekazywane jest do oleju, i zaczyna się wówczas nakręcać spirala cieplna. W asortymencie Oiltech znajdują się chłodnice, które można zastosować do ograniczenia negatywnego wpływu temperatury na olej. Chłodnice te występują jako zlewowe, tzn. przepływ przez nią wymuszany jest pompą układu smarowniczego, lub jako obiegowe, czyli pompa obiegowa jest zintegrowana z chłodnicą. Są to chłodnice wykorzystujące zarówno powietrze, jak i wodę jako medium chłodzące olej.
Koszty
Kamil Wnuk uważa, że osoby odpowiedzialne za maszynę często kupują drogie łożyska, które niekoniecznie są wymagane w węźle łożyskowym, ale wtedy dba się o łożyska. Nie sięgają jednak po instrukcje prawidłowego montażu i nie nadzorują monterów, gdy cena łożyska jest niska. To źródło niepotrzebnych kosztów.
Gracjan Charytoniuk z NILS Polska poleca długotrwałe smary NILS, szczególnie smary do łożysk: Atomic smar standardowy, Nilex smar do łożysk mocno obciążonych, wolnoobrotowy, Litoplex smar do łożysk szybkoobrotowych, wysoko specjalistyczny. Przykładowo, Atomic to smar o przedłużonej żywotności do stosowania w pojazdach, maszynach przemysłowych, sprzęcie górniczym oraz pojazdach rolniczych. Ma znaczną odporność na utlenianie, chroniąc tym samym łożyska nawet podczas pracy przy ekstremalnych obciążeniach, wibracjach i wilgoci, w tym nawet podczas pracy pod wodą, a czas pomiędzy smarowaniem może zostać wydłużony 3–8-krotnie. Oszczędność w głównej mierze nie wynika, jak mówi, z mniejszej ilości zużytego smaru, ponieważ produkt NILS często jest kilkakrotnie droższy od produktów konkurencji, ale z oszczędności czasu pracy maszyny i operatorów (maszyna nie musi być zatrzymywana, aby dokonać przesmarowań, których częstotliwość została zmniejszona), ale chyba najważniejszym jest znaczny spadek awarii części i elementów, a przez to i maszyn. Niejednokrotnie godzinny przestój maszyny pokrywa miesięczny koszt zakupu środków smarnych, nie wspominając kosztów części zapasowych czy kosztów poniesionych z tytułu pracy serwisu.
– Warto spojrzeć szerzej na temat łożyskowania, nie tylko na samą dobrą jakość, oryginalność łożysk i prawidłowy dobór środka smarnego – mówi Krzysztof Puchałka, ale też na czystość i jakość montażu łożyska, utrzymywanie środka smarnego we właściwym stanie czystości, warto spojrzeć na łożysko i na łańcuch awarii, jakie mogą się pojawić przy nieprawidłowym łożyskowaniu, takich jak: awaria uszczelnienia mechanicznego, skrzywienie wału, zniszczenie innych części maszyny wirującej) i tu szukać oszczędności.
Mówiąc o smarowaniu, należy też zwrócić uwagę na niedoceniany problem, jakim jest okres trwałości produktów smarnych. Wcale nie jest on taki długi, jak mogłoby się wydawać. Na przykład okres trwałości większości olejów i smarów wytwarzanych przez firmę Timken wynosi dwa lata od daty produkcji, i to pod warunkiem właściwego przechowywania olejów i smarów w oryginalnych, zamkniętych opakowaniach.
Co można zrobić, aby zmniejszyć liczbę awarii związanych ze złym smarowaniem? Jak uważa Tomasz Foltman z FIN Grupa Brammer, przede wszystkim przestrzegać zasad doboru smaru i warunków smarowania, uwzględniając rodzaj i wielkość łożyska, temperaturę pracy, obroty i obciążenie, warunki pracy (drgania, zanieczyszczenia) oraz przestrzegać ściśle harmonogramów smarowania. Dodatkowo – jeśli to możliwe – warto używać łożysk uszczelnionych z własnym zapasem smaru. Rozwiązanie to zmniejsza również niebezpieczeństwo zanieczyszczenia smaru.
Ponadto należy zwiększać skuteczność uszczelnienia poprzez stosowanie nowoczesnych uszczelniaczy. Można też zastosować dodatkową ochronę przed zanieczyszczeniami, na przykład w postaci pierścieni typu Nilos, stosować automatyczne układy smarowania i monitorować pracę węzła przy użyciu systemów diagnostyki.
By łożyska pracowały efektywnie, Timken radzi: wybrać właściwy rodzaj środka smarnego, zastosować odpowiednią grubość środka smarnego, nałożyć smar we właściwy sposób. Choć te zalecenia wydają się oczywiste, to w praktyce ich spełnienie sprawia wiele problemów użytkownikom. Od łożysk wymagamy obecnie dużo więcej niż dekadę czy dwie temu. Jednak nie zawsze przekłada się to na stosunek do ich prawidłowego montażu i późniejszej eksploatacji. Z ekonomicznego punktu widzenia, błędem jest stosowanie drogich łożysk o większej trwałości tam, gdzie nie jest to potrzebne (o nie, ze względu na cenę, dba się zazwyczaj lepiej), i tańszych, o które nie dba się wcale i nie liczy kosztu przestoju maszyny czy nakładu pracy na ich wymianę. Szybki postęp, zarówno jeśli chodzi o same łożyska, jak i w opracowywaniu nowych środków smarnych powoduje, że stale trzeba uzupełniać swoją wiedzę. Nie można polegać tylko na zebranym doświadczeniu czy od lat utartych w środowisku opiniach. W wielu przypadkach wystarczy dokładnie przeczytać informacje podawane przez producentów. Stosowane dziś nowoczesne oleje i smary mają złożony skład chemiczny, co pozwala uzyskać bardzo dobre parametry użytkowe, ale równocześnie mogą mieć dość krótki okres przydatności do użytku. Takich informacji producenta nie należy dziś lekceważyć. Użytkownicy łożysk często szukają prostych odpowiedzi, jak się zachować. Jednak duża różnorodność produktów na rynku wyklucza takie podejście. Nie warto też trzymać się utartych schematów postępowania.
Autor: Bohdan Szafrański
