Prawidłowy dobór środków smarnych do łożysk to jeden z kluczowych czynników wpływających na efektywność i żywotność maszyn przemysłowych. Szacuje się, że około 40% przedwczesnych awarii łożysk jest bezpośrednio związanych z niewłaściwym smarowaniem [1]. Wybór odpowiedniego smaru do łożysk to decyzja, która może znacząco wpłynąć na koszty operacyjne, częstotliwość przestojów i ogólną wydajność procesu produkcyjnego.

W tym kompleksowym przewodniku przyjrzymy się najważniejszym czynnikom, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze smaru łożyskowego, przedstawimy różne rodzaje smarów dostępnych na rynku oraz omówimy ich zastosowanie w zależności od warunków pracy. Niezależnie od tego, czy poszukujesz smaru do łożysk wysokoobrotowych, smaru wysokotemperaturowego czy uniwersalnego smaru łożyskowego – ten artykuł dostarczy Ci niezbędnych informacji, które pomogą podjąć optymalną decyzję.

Spis treści

1. Właściwe smarowania łożysk w przemyśle
2. Kluczowe parametry przy wyborze smaru do łożysk
3. Rodzaje smarów do łożysk
4. Jak dopasować smar do warunków pracy łożyska?
5. Praktyczne wskazówki dotyczące stosowania smarów
6. Najczęstsze problemy i rozwiązania
7. Wysokiej jakości smary łożyskowe w ofercie Witech
8. Bibliografia

Właściwe smarowania łożysk w przemyśle

Łożyska są krytycznymi elementami większości maszyn przemysłowych. Ich głównym zadaniem jest zmniejszenie tarcia między ruchomymi częściami oraz przenoszenie obciążeń. Aby łożyska mogły prawidłowo pełnić swoją funkcję, wymagają odpowiedniego smarowania, które zapewnia:

• Redukcję tarcia między elementami tocznymi i bieżniami
• Ochronę przed korozją i zużyciem mechanicznym
• Odprowadzanie ciepła generowanego podczas pracy
• Uszczelnienie przed zanieczyszczeniami zewnętrznymi
• Tłumienie drgań i hałasu

Badania przeprowadzone przez Europejską Federację Łożyskową wskazują, że prawidłowe smarowanie może wydłużyć żywotność łożysk nawet o 60-80% w porównaniu do nieprawidłowo smarowanych odpowiedników. Stanowi to bezpośrednie przełożenie na oszczędności finansowe związane z rzadszą wymianą komponentów oraz mniejszą liczbą nieplanowanych przestojów.

Kluczowe parametry przy wyborze smaru do łożysk

Lepkość oleju bazowego

Lepkość to jeden z najważniejszych parametrów smaru, określający jego płynność w danych warunkach temperatury. Jest ona wyrażana najczęściej w jednostkach cSt (centystokesy) lub mm²/s przy 40°C i 100°C.

Wybór odpowiedniej lepkości oleju bazowego zależy przede wszystkim od:

• Prędkości obrotowej łożyska
• Temperatury pracy
• Obciążenia

Dla łożysk wysokoobrotowych zaleca się smary o niższej lepkości (15-68 mm²/s przy 40°C), które zapewniają mniejsze opory ruchu i lepszą cyrkulację smaru. Z kolei łożyska pracujące pod dużym obciążeniem lub w wyższych temperaturach wymagają smarów o wyższej lepkości (100-460 mm²/s przy 40°C) [2].

Konsystencja smaru (klasa NLGI)

Konsystencja smaru określa jego twardość lub miękkość i jest klasyfikowana według skali NLGI (National Lubricating Grease Institute). Skala ta rozciąga się od 000 (bardzo płynny smar) do 6 (bardzo twardy smar).

Najczęściej stosowane klasy NLGI w łożyskach to:

• NLGI 000-00: do centralnych systemów smarowania i przekładni smarowanych smarem
• NLGI 0-1: do łożysk pracujących w niskich temperaturach lub systemów smarowania centralnego pojedynczych maszyn
• NLGI 2: uniwersalna konsystencja do większości zastosowań łożyskowych
• NLGI 3: do łożysk pracujących w pozycji pionowej lub w warunkach zwiększonego narażenia na wyciek smaru

Temperatura pracy

Zakres temperatur, w jakich smar zachowuje swoje właściwości robocze, jest kluczowym parametrem przy jego doborze. Wyróżniamy:

• Dolną graniczną temperaturę pracy – najniższą temperaturę, w której smar nadal zapewnia odpowiednie smarowanie
• Górną graniczną temperaturę pracy – najwyższą temperaturę, w której smar zachowuje stabilność i nie ulega degradacji
• Temperaturę kroplenia – temperaturę, w której smar przechodzi ze stanu stałego w ciekły

Dla standardowych zastosowań przemysłowych typowy zakres temperatur pracy smarów to od -20°C do +120°C. Jednak w przypadku ekstremalnych warunków dostępne są specjalistyczne smary wysokotemperaturowe do łożysk, które mogą pracować nawet w temperaturach do 200-300°C, oraz smary niskotemperaturowe zachowujące odpowiednią konsystencję nawet przy -50°C [3].

Odporność na obciążenia

W zależności od obciążenia, jakiemu podlegają łożyska, wymagane są smary o różnych właściwościach przeciwzużyciowych i przeciwzatarciowych. Do oceny tych właściwości stosuje się m.in. test VKA (DIN 51350) określający obciążenie zespawania.

Smary do łożysk pracujących pod dużym obciążeniem zawierają często dodatki EP (Extreme Pressure) lub dodatki stałe jak dwusiarczek molibdenu (MoS₂) czy grafit, które tworzą warstwę ochronną na powierzchni metalu, zapobiegając zużyciu nawet przy chwilowym przerwaniu filmu olejowego.

Odporność na wodę i wilgoć

W wielu zastosowaniach przemysłowych łożyska są narażone na kontakt z wodą lub pracę w wilgotnym środowisku. W takich przypadkach kluczowe znaczenie ma wybór smaru o odpowiedniej odporności na wypłukiwanie wodą, mierzonej zgodnie z normą DIN 51807.

Szczególnie dobre właściwości w tym zakresie wykazują smary na bazie kompleksu wapniowego, kompleksu sulfonianów wapnia oraz niektóre smary na bazie mydła glinowego.

Kompatybilność z materiałami

Smar do łożysk musi być kompatybilny z materiałami, z których wykonane są elementy łożyska oraz uszczelnienia. Niewłaściwy dobór może prowadzić do:

• Korozji elementów metalowych
• Degradacji uszczelek gumowych lub z tworzyw sztucznych
• Reakcji chemicznych z materiałami konstrukcyjnymi

Należy zawsze sprawdzać kompatybilność smaru z materiałami zgodnie z zaleceniami producenta łożysk oraz smaru.

Rodzaje smarów do łożysk

Podział smarów ze względu na zagęszczacz

Zagęszczacz jest jednym z głównych składników smaru, który nadaje mu określoną konsystencję i właściwości użytkowe. Najczęściej stosowane zagęszczacze to:

Smary litowe i kompleksu litowego

Są to najpopularniejsze smary łożyskowe, stosowane w około 70% wszystkich aplikacji przemysłowych [4]. Ich zaletami są:

• Dobra stabilność mechaniczna
• Odporność na wodę
• Dobra przyczepność do powierzchni metalowych
• Szeroki zakres temperatur pracy (typowo od -30°C do +140°C dla kompleksu litowego)

Ten dobry smar do łożysk sprawdzi się w większości standardowych zastosowań przemysłowych, gdzie nie występują ekstremalne warunki pracy.

Smary wapniowe i kompleksu wapniowego

Cechują się wyjątkową odpornością na działanie wody i są często stosowane w środowiskach mokrych lub narażonych na kontakt z wodą. Temperatura pracy smarów kompleksu wapniowego sięga około 140°C.

Smary glinowe i kompleksu glinowego

Wykazują doskonałą przyczepność do powierzchni metalowych oraz odporność na wypłukiwanie wodą. Są często stosowane jako smary do łożysk ślizgowych pracujących w trudnych warunkach.

Smary na bazie kompleksu sulfonianów wapnia

To stosunkowo nowa technologia oferująca wyjątkowe właściwości:

• Bardzo wysoka odporność na obciążenia
• Doskonała odporność na wodę
• Naturalne właściwości antykorozyjne
• Dobra stabilność w wysokich temperaturach

Smary poliuretanowe i poliuretanowe-kompleks

Charakteryzują się wysoką odpornością chemiczną i dobrą stabilnością w wysokich temperaturach (do około 180°C). Są często stosowane w przemyśle chemicznym oraz w zastosowaniach, gdzie występuje kontakt z agresywnymi substancjami.

Smary bentonitowe (nieorganiczne)

Nie posiadają temperatury kroplenia, co oznacza, że nie przechodzą w stan ciekły pod wpływem wysokiej temperatury. Są odpowiednie jako smar wysokotemperaturowy do łożysk pracujących w temperaturach do 200°C.

Podział smarów ze względu na olej bazowy

Smary na bazie oleju mineralnego

Stanowią większość smarów łożyskowych stosowanych w przemyśle. Oferują:

• Dobrą ochronę przeciwzużyciową
• Przystępną cenę
• Temperaturę pracy typowo w zakresie od -20°C do +130°C

Smary na bazie oleju syntetycznego

Zapewniają lepsze właściwości w ekstremalnych warunkach:

• Szerszy zakres temperatur pracy (nawet od -50°C do +200°C)
• Lepszą stabilność oksydacyjną
• Dłuższe okresy między przesmarowaniami

Najczęściej stosowane oleje syntetyczne to PAO (polialfaolefiny), estry i poliglikole.

Smary na bazie oleju półsyntetycznego

Stanowią kompromis między właściwościami smarów mineralnych i syntetycznych, oferując lepsze parametry niż smary mineralne przy niższej cenie niż w pełni syntetyczne odpowiedniki.

Jak dopasować smar do warunków pracy łożyska?

Smarowanie łożysk wysokoobrotowych

Łożyska pracujące z wysokimi prędkościami obrotowymi wymagają specjalnych smarów, które zapewnią niskie opory ruchu i dobrą stabilność mechaniczną. Smary do łożysk wysokoobrotowych powinny charakteryzować się:

• Niższą lepkością oleju bazowego (typowo 15-68 mm²/s przy 40°C)
• Dobrą stabilnością mechaniczną
• Odpowiednią konsystencją (najczęściej NLGI 2-3)
• Właściwościami przeciwdziałającymi separacji oleju przy dużych prędkościach

Wskaźnik prędkości łożyska (DN) pomaga określić, czy standardowy smar będzie odpowiedni, czy konieczne jest zastosowanie specjalistycznego smaru do łożysk wysokoobrotowych. Wskaźnik ten oblicza się mnożąc średnicę wewnętrzną łożyska w mm przez prędkość obrotową w obr/min.

Sapphire Hi-Speed jest przykładem smaru zaprojektowanego specjalnie do współpracy z łożyskami o wysokich prędkościach obrotowych, zapewniającego optymalną ochronę i wydajność w takich warunkach.

Smarowanie łożysk pracujących w wysokich temperaturach

Wysokie temperatury pracy przyśpieszają utlenianie smaru i degradację zagęszczacza, co prowadzi do skrócenia jego żywotności. Smar wysokotemperaturowy do łożysk powinien zapewniać:

• Wysoką temperaturę kroplenia (powyżej 250°C)
• Dobrą stabilność oksydacyjną oleju bazowego
• Odpowiednią lepkość w wysokich temperaturach
• Minimalną tendencję do tworzenia osadów

W zastosowaniach, gdzie temperatura może przekraczać 150°C, zaleca się stosowanie smarów syntetycznych z zagęszczaczami takimi jak kompleks poliuretanowy, bentonit lub PTFE.

Sapphire Extreme to półsyntetyczny smar zawierający dwusiarczek molibdenu, który zapewnia doskonałą odporność na wysokie temperatury, duże obciążenia i drgania, idealny do zastosowań w ekstremalnych warunkach temperaturowych.

Smarowanie łożysk pracujących pod dużym obciążeniem

Łożyska poddawane dużym obciążeniom wymagają gęstego smaru do łożysk z dodatkami EP lub stałymi dodatkami smarnymi. Takie smary powinny charakteryzować się:

• Wyższą lepkością oleju bazowego (100-460 mm²/s przy 40°C)
• Obecnością dodatków EP lub stałych dodatków smarnych (MoS₂, grafit)
• Dobrą przyczepnością do powierzchni metalowych
• Odpornością na wymywanie wodą

Sapphire Hi-Pressure jest smarem zawierającym wysoki poziom dwusiarczku molibdenu, stosowanym do łożysk pracujących pod wysokim obciążeniem, zapewniającym skuteczną ochronę przed zużyciem w najtrudniejszych warunkach.

Smarowanie łożysk ślizgowych

Smar do łożysk ślizgowych wymaga nieco innych właściwości niż smar do łożysk tocznych ze względu na różnice w charakterze pracy tych łożysk. Kluczowe cechy to:

• Odpowiednia lepkość oleju bazowego dopasowana do prędkości i obciążenia
• Dobra przyczepność do powierzchni ślizgowych
• Wysoka stabilność mechaniczna
• Dobre właściwości przeciwzużyciowe

W zależności od warunków pracy łożysk ślizgowych, mogą być wymagane specjalistyczne smary z dodatkami stałymi jak PTFE lub grafit, które zapewniają dodatkową ochronę w przypadku pracy granicznej.

Praktyczne wskazówki dotyczące stosowania smarów

Określenie ilości smaru i częstotliwości smarowania

Prawidłowa ilość smaru w łożysku jest równie ważna jak wybór odpowiedniego rodzaju smaru. Zbyt mała ilość prowadzi do niedostatecznego smarowania i przyśpieszonego zużycia, podczas gdy nadmiar smaru powoduje wzrost temperatury pracy i może uszkodzić uszczelnienia.

Ogólna zasada dotycząca ilości smaru przy pierwszym napełnieniu wolnej przestrzeni łożyska:

• Łożyska kulkowe: 25-35% wolnej przestrzeni
• Łożyska wałeczkowe: 35-50% wolnej przestrzeni

Częstotliwość dosmarowywania zależy od wielu czynników, takich jak:

• Typ i rozmiar łożyska
• Prędkość obrotowa
• Temperatura pracy
• Warunki środowiskowe

Można ją obliczyć korzystając z wzorów podanych w normie DIN 51825 lub skorzystać z kalkulatorów dostępnych u producentów łożysk [5].

Kompatybilność różnych rodzajów smarów

Przy zmianie typu smaru w łożysku należy upewnić się, że nowy smar jest kompatybilny z poprzednio stosowanym. Mieszanie niekompatybilnych smarów może prowadzić do:

• Zmniejszenia konsystencji smaru
• Wypływania oleju bazowego
• Utraty właściwości smarnych
• Skrócenia żywotności smaru

Tabela kompatybilności smarów, zgodna z normą ASTM D6185, powinna być zawsze konsultowana przed zmianą rodzaju smaru [6]. W przypadku wątpliwości zaleca się całkowite usunięcie starego smaru przed aplikacją nowego.

Przechowywanie i obchodzenie się ze smarami

Aby zapewnić maksymalną żywotność i skuteczność smarów łożyskowych, należy przestrzegać następujących zasad:

Stosować zasadę FIFO (First In, First Out) przy zarządzaniu zapasami smarów

Przechowywać smary w chłodnym, suchym miejscu

Chronić przed bezpośrednim działaniem światła słonecznego

Zawsze zamykać pojemniki po użyciu

Unikać zanieczyszczenia smaru podczas aplikacji

Przestrzegać terminów przydatności podanych przez producenta

Najczęstsze problemy i rozwiązania

Wysokiej jakości smary łożyskowe

Smary Rocol Sapphire – inżynieria smarowania na najwyższym poziomie

Smary łożyskowe Rocol Sapphire zapewniają skuteczne długotrwałe smarowanie oraz spełniają rosnące wymagania nowoczesnego przemysłu. Zostały one opracowane w celu przedłużenia żywotności łożysk, zapewniając wysoką ochronę korozyjną i bezawaryjną pracę wszystkich typów łożysk.

Seria Sapphire obejmuje szeroki zakres specjalistycznych smarów dostosowanych do różnych warunków przemysłowych, w tym:

Niezależnie od tego, czy potrzebujesz smaru do łożysk wysokoobrotowych, smaru wysokotemperaturowego czy specjalistycznego produktu do ekstremalnych obciążeń – w ofercie Witech znajdziesz rozwiązanie dopasowane do Twoich potrzeb.

Pełną ofertę dostępnych u nas chłodziw znajdziesz pod tym linkiem.

Bibliografia:

[1] SKF Group, Bearing damage and failure analysis

[2] ISO 281:2007, Rolling bearings — Dynamic load ratings and rating life

[3] DIN 51825:2004-06, Lubricants – Lubricating greases K – Classification and requirements, German Institute for Standardization

[4] NLGI (National Lubricating Grease Institute), Lubricating Grease Guide, Sixth Edition, 2015

[5] SKF Group, SKF Bearing Maintenance Handbook, SKF Publication 10001 EN, 2019

[6] ASTM D6185-17, Standard Practice for Evaluating Compatibility of Binary Mixtures of Lubricating Greases, ASTM International, 2017