Мастило для підшипників
Вузли тертя автомобілів з точки зору герметизації та умов роботи мастил можуть бути розділені на наступні типи: вузли тертя ковзання - на відкриті (або слабо захищені), герметизовані з незмінним в процесі експлуатації мастилом і герметизовані вузли, що поповнюються через тривалі інтервали часу, а підшипники кочення - На звичайні та закриті.
Кількість мастила, що заправляється у вузол тертя ковзання, визначається конструкцією вузла, тобто наявністю в ньому порожнин, які заповнюються мастилом. У негерметизований вузол мастило зазвичай нагнітають через прес-маслю до тих нір, поки вона не почне видавлюватися через ущільнення, клапан або контрольний отвір. При експлуатації такого вузла в початковий період роботи з нього видаляється надлишок мастила, а через деякий, зазвичай короткий час, і мастило, що бере участь у забезпеченні нормальної роботи вузла, особливо якщо мастило має недостатню механічну стабільність і водостійкість. Типовим прикладом є розрідження та витікання солідолу з шарнірів підвіски та рульового управління та інших недостатньо герметизованих вузлів автомобілів застарілих моделей вже через 100. 300 км пробігу. Таким чином, при заправці негерметизованих вузлів губляться значні кількості мастильного матеріалу. Очевидний і інший істотний недолік у конструкції таких вузлів - оптимальна кількість мастила зберігається у вузлі дуже короткий час, а для його поповнення потрібні додаткові витрати на мастило та технічне обслуговування.
Різке зниження витрат на мастило і технічне обслуговування може бути досягнуто тільки шляхом герметизації вузлів тертя. При цьому найбільш ефективно застосування вузлів з незмінним мастилом. У герметизованих вузлах тертя, які поповнюються мастилом у процесіексплуатації, зміна працювала мастила здійснюється так само, як у нсгерметпзованих вузлах, з тією істотною відмінністю, що свіжа мастило надійно утримується в них протягом тривалого часу до наступної дозаправки. У герметизовані вузли тертя ковзання з незмінним мастилом вона закладається в строго певній кількості при складанні вузла, в процесі роботи мастило не тільки не поповнюється, але, що дуже важливо, не видаляється з вузла. Поповнення мастилом герметизованих вузлів з прес-маслятками, що здійснюється з тривалими інтервалами, пов'язане з запобіганням забруднення мастила, що викликається зносом ущільнень. Ця операція полегшує підтримку кількості та режиму мастила на оптимальному рівні.
Визначення оптимальної кількості мастила, необхідного для забезпечення нормальної роботи підшипників кочення, складніше, ніж для підшипників ковзання, і вирішується в залежності від умов роботи та типу підшипника.
Ступінь заповнення мастилом підшипника і всього вузла в цілому є важливою, але не завжди враховується характеристикою, яка істотно впливає на поведінку мастила у вузлі та його температурний режим, а в кінцевому рахунку - на надійність підшипника. Поведінка мастила в підшипниковому вузлі істотно відрізняється різного ступеня його заповнення. При нещільному набиванні вузла основна маса пластичного мастила не бере участі у змащуванні тіл і доріжок кочення, воно переміщається тільки в зоні, що прилягає до полюсів тіл кочення. У цьому випадку мастило витісняється з доріжок кочення та з внутрішньої порожнини підшипника невдовзі після початку роботи вузла. Наприклад, з підшипників маточини колеса в перші хвилини руху автомобіля в порожнину маточини видавлюється до 40% мастила, а з підшипників водяного насоса - 10. 30%. Надаліістотне витіснення та макроциркуляція мастила припиняються. Однак при щільному набиванні мастилом тих же вузлів витіснення всіх надлишків утруднено, тому в процес циркуляції залучається вся маса мастила, що призводить до збільшення енергетичних втрат і перегріву мастила і підшипників. При інтенсивному перемішуванні більшість мастил розміцнюється і витікає з вузла, проте деякі мастила можуть при відпочинку зміцнюватися. Затвердіння мастил призводить до погіршення підживлення зони тертя, внаслідок чого підшипник швидко виходить з ладу. З мастил вітчизняного асортименту найбільш схильні до ущільнення комплексні кальцієві мастила.
При нормальному набиванні мастилом температура підшипника на початку роботи різко зростає, досягає максимуму, а потім поступово знижується та стабілізується. Відхилення від оптимальної кількості мастила призводили до зміни температурної кривої. При нестачі мастила початкового збільшення температури не спостерігається, а при надлишку се температура залишається на високому рівні. Показано існування оптимального ступеня заповнення підшипника. Так, зокрема, залежність величини приросту температури роликових підшипників від величини заправки характеризується кривою з явно вираженим мінімумом, що відповідає кількості мастила, що дорівнює 24% вільного обсягу підшипникового вузла.
Оптимізація кількості мастила, необхідного для нормальної роботи вузла, особливо важлива в тих випадках, коли висуваються підвищені вимоги до пускових моментів (моментів опору на початку обертання), зокрема в процесі експлуатації техніки за знижених температур. На прикладі підтримуючого ролика ходової частини гусеничної машини при використанні мастила літол-24 18 показано, що оптимальне набивання (в даному випадку 60% від обсягупорожнини підшипникового вузла) дозволяє значно знизити пусковий момент.
Вплив ступеня набивання підшипникових вузлів на їх працездатність встановлено при випробуванні мастил у піцах коліс великовантажних автомобілів Уральського, Мінського та Кременчуцького автозаводів автобусів J! i tun деякого заводу [5]. Підшипники заправлялися вручну, причому їх вільний обсяг заповнювали на 30, 25, 20, 10 і 0%. X; мк- терно, що з використанні мастила литол-24 зниження кількості заправляемого мастила при пробігах до 100 тис. км мало позначалося па працездатності підшипників, а разі мастила 1-13, особливо в 100%-ном заповненні маточини, спостерігалися підвищений скидання се з сепараторів, відсутність мастила на доріжках кочення та роликах, перегрів підшипників, а також піттингове пошкодження роликів при пробігах 12.36 тис.км. Таким чином, для нормальної роботи підшипників достатньо мастила, що заправляється вручну безпосередньо в підшипники. Заповнювати мастилом порожнини маточини, як це рекомендується деякими інструкціями, не потрібно, хоча її внутрішню поверхню доцільно змащувати тонким шаром 0.5. 1 мм для захисту від корозії та для зв'язування технологічних та інших забруднень, які можуть бути в ній.
Виявилися неспроможними та розрахунки на те. що надлишок пластичного мастила знизить шумність роботи підшипників і захистить їх від проникнення води, пилу та бруду. При надлишку мастила шум навіть зростає, а в результаті перегріву порушується нормальна робота сальникових ущільнень. При нагріванні мастило розширюється, за відсутності вільних порожнин вона вигинає і пошкоджує сальники, а при охолодженні об'єм мастила зменшується, при цьому частина мастила втягується всередину підшипникового вузла разом із забрудненнями, кількість яких у процесі роботищільно набитий вузл може досягати 50%.
Таким чином, заповнення підшипників і вузлів мастилом має строго нормуватися, хоча до цього часу в інструкціях з експлуатації автомобілів цьому питанню приділяється недостатньо уваги, а іноді ще зустрічаються рекомендації щодо щільного набивання вузлів.
Необхідно враховувати, що кожному поєднанню навантаження та частоти обертання відповідає оптимальне завантаження мастила, що забезпечує мінімальний коефіцієнт тертя.
У закриті підшипники мастило закладається у кількості 20. 30% вільного простору підшипників. Однак зазначені вище рекомендації щодо заповнення підшипників дотримуються в кращому випадку при складанні нових машин н вузлів або при їх ремонті, в процесі експлуатації підшипники зазвичай заповнюються повністю. Тому в корпусі вузла доцільно передбачати чималі порожнини, в яких може переміститися надлишок мастила. У цьому випадку щільне набивання самого підшипника допустиме, оскільки надлишок мастильного матеріалу безперешкодно видаляється з тіл і доріжок кочення на початковому етапі роботи. Це проявляється, зокрема, у слабкому впливі ступеня заповнення підшипника за наявності вільних порожнин на опір обертанню.
При дозаправці підшипникових вузлів через прес-масляни з'являється небезпека пошкодження ущільнень, так як заправні пристрої створюють високий тиск мастила, забезпечуючи видалення старого мастила, продуктів зносу та забруднень, а також заповнення підшипника, проте водночас високий тиск, впливаючи на ущільнення їх. Так, термін служби гумових однокромкових манжет за такої заправки скорочується з 2-3 років до 0,5-1 року. Для запобігання руйнуванням ущільнень і для більш повного видалення продуктів старіння, зносу тазабруднень рекомендується передбачати в підшипникових вузлах запобіжні пристрої, наприклад контрольні отвори, що регулюють кількість мастила, що надходить; в корпусах підшипників - канали та системи дренажу для видалення продуктів старіння та зносу; внутрішні стінки корпусу пристосовувати для більш надійного підживлення зони тертя підшипника свіжим мастилом; передбачати сигнальні, розвантажувальні чи запобіжні пристрої (замикаючі контакти, клапани тощо). Однак пропоновані для цього конструктивні рішення складні, дорогі і нетехнологічні, або неефективні, або порушують герметичність підшипникового вузла.
Найбільш радикальним вирішенням питання є застосування закритих підшипників і герметизованих вузлів з незмінним мастилом, що дозволяє виключити операції з поповнення мастилом та введення в підшипник при його складанні оптимальної кількості мастильного матеріалу. Саме тому на сучасних моделях автомобілів все більшого поширення набувають закриті підшипники і герметизовані вузли, включаючи такі традиційно вузли, що дозаправляються, як підшипники ступиць коліс.