Уверен, что мало кто будет спорить с тем утверждением, что надежность любой машины напрямую зависит от надежности установленных в ней подшипников качения. Исследования показывают, что пятая часть отказов оборудования вызвана именно выходом из строя подшипников. Одни из наиболее высокотехнологичных и нагруженных узлов в современном механизме, подшипники качения, несмотря на их более чем столетнюю историю, продолжают играть для машины первостепенное значение.
Если же посмотреть на статистику отказов подшипников, то мы убедимся, что более половины их аварий происходит из-за проблем со смазкой. В свою очередь, смазка в подавляющем большинстве случаев теряет свои свойства от излишней загрязненности. Соответственно, наша задача - максимально повысить ресурс подшипниковых узлов, защитив рабочую зону от внешней загрязненной среды.
Как правило, в любом узле подшипник защищен от внешней среды одним или несколькими барьерами. Это может быть обычное резиновое кольцо, войлочная кольцевая прокладка, армированная или неармированная манжета.
Казалось бы, установив качественный уплотнитель перед подшипником, мы обезопасили себя от попадания в него влаги и пыли. Но не тут то было. В подшипник даже с исправным уплотнением легко попадает влага. Происходит это за два этапа:
Этап 1: Когда оборудование работает и нагревается, корпус подшипника также нагревается, и воздух внутри расширяется, под давлением просачиваясь наружу через уплотнение. В процессе охлаждения машины внутри герметичного подшипникового узла создается разряжение, и наружный воздух с большим содержанием влаги всасывается в корпус изделия сквозь уплотнение.
Этап 2: После охлаждения корпуса машины на внутренних стенках появляется конденсат, образующийся из-за наличия внутри корпуса влажного воздуха.
Что произойдет с такими подшипниками, в которые попала влага - думаю, все знают.
Чтобы быть убедительным, приведу следующие данные производителей подшипников: всего две тысячных процента свободной воды в смазке могут привести к снижению длительности использования подшипника почти на 50 процентов. А 6% посторонней жидкости снижает эксплуатационный срок изделия на 83 процента.
Здесь также будет нелишним упомянуть и про такой фактор, как загрязнение. В формуле расчета надежности подшипника присутствует коэффициент загрязненности. Чем он ближе к единице - тем больше ресурс. Так вот, новый подшипник в упаковке с завода имеет коэффициент 0.8 - то есть он уже не обеспечивает стопроцентный ресурс. Подшипник в старой загрязненной смазке лишается уже не 20% ресурса, а всех 90%.
Традиционная защита подшипников
Наиболее распространенный способ защиты подшипника - использование манжетного уплотнения. Манжеты имеют свои проблемы, хотя из-за своей дешевизны они продолжают широко применяться. Проблема заключается в контакте между уплотнительной кромкой и валом: этот контакт часто приводит к повреждению самого вала - на месте соприкосновения образуется глубокая канавка. Кроме того, манжетные уплотнения не могут на 100% защитить подшипник от попадания влаги или грязи. Также они имеют короткий срок службы.
Понятно, что и лабиринтные уплотнения, исключающие прямой контакт уплотнительных кромок, не могут обеспечить герметичность и могут применяться только в ситуациях с чистой окружающей средой или в комбинации с другими видами барьеров для грязи и влаги.
Штатные уплотнения закрытых шариковых подшипников типа RS обладают точно такими же недостатками, как и обычные манжеты и точно также не могут гарантировать полную защиту от влаги и пыли.
Есть ли решение?
Есть специальные лабиринтные уплотнения подшипников, которые теоретически могут обеспечить защиту от пыли и твердых веществ и жидкостей.
Показанное на верхнем рисунке уплотнение имеет достаточно сложное устройство и использует центробежную силу для открытия временного зазора, позволяющего "дышать" корпусу подшипника во время работы:
Когда оборудование перестает вращаться, зазор немедленно закрывается, образуя герметичное уплотнение. Это предотвращает попадание воздуха с пылью и влагой обратно в корпус подшипника:
Такие сложные, капризные к монтажу и дорогостоящие уплотнения, очевидно, целесообразно применять только там, где замена вышедшего из строя подшипника сопряжена с огромными затратами времени и средств - например, на прецизионном или габаритном оборудовании или на непрерывном производстве.
Двойное уплотнение с подкачкой барьерной смазки
Есть более простое решение - установить два уплотнения и в промежуток между ними нагнетать смазку, которая выполняет роль защитной среды, принимая на себя все загрязнения. Причем надо сделать наружное уплотнение менее герметичным, чтобы излишек смазки не попадал внутрь оборудования, а выдавливался бы наружу.
Нетрудно увидеть, что подобные уплотнения имеют два недостатка: постоянные подтеки смазки и большие габариты. Да и без постоянного обновления барьерной смазки они быстро теряют смысл.
Резюме
Пока что традиционные манжеты-"сальники" продолжают уверенно применяться в автомобилях, в бытовой и большей части промышленной техники.
А высокотехнологичные уплотнения еще нескоро завоюют популярность в массовом секторе прежде всего из- за высокой стоимости и высоких требований к качеству и периодичности сервиса.
Поэтому, учитывая этот пока неустранимый недостаток традиционных манжет, остается следить за их исправностью, чаще проверять валы на отсутствие люфтов и вовремя менять масло или смазку в подшипниках.
