Экспериментальная работа по выбору консистентной смазки для закладки в подшипниковые и лабиринтовые узлы при производстве роликов конвейерных по ТУ

Экспериментальная работа по выбору консистентной смазки

для закладки в подшипниковые и лабиринтовые узлы

при производстве роликов конвейерных по ТУ.

Отчет.

В настоящее время используемые виды смазок (ЦИАТИМ-201 для серийных роликов и GN Grease LX EP2 для роликов тяжелой серии) на производстве не могут  обеспечить достаточную степень защиты подшипникового узла от влаги и пыли. Так при работе конвейерных роликов во влажных, либо пыльных условиях применяемые лабиринтовые уплотнения теряют свою работоспособность, что объясняется потерей свойств смазки.

Цель исследования – определение предпочтительного варианта пластичной смазки для использования в лабиринтовых уплотнениях и подшипниковых узлах конвейерных роликов.

Для решения данной цели определены следующие задачи исследования:

- определить плотность смазок;

- определить степень растворимости смазок в воде;

- проанализировать вязкостные свойства смазки при отрицательных температурах (-160С и -400С);

- сравнить свойства при работе под нагрузкой;

- определить качество смазок при работе во влажных и пыльных условиях.

По результатам испытаний проставить баллы от 1 до 8 для каждого испытания (8 баллов для смазки с лучшими показателями).

В таблице 1 представлены испытываемые виды смазок, первые две (Циатим Ц-201 и GN Grease LX EP2) используются в настоящее время, остальные взяты для испытаний.

Таблица 1 - Испытываемые виды смазок

№ п/п	Вид смазки	Интервал рабочих температур, 0С	Плотность, г/см3 (отношение к Ц-201)	Цвет	Стоимость, руб./кг	Стоимость смазки в ролике (на примере 159х307), руб.
1	Циатим Ц-201	-60 … +90	0,855	Желтая	84	2,1
2	Gazpromneft Grease LX EP 2	-30 … +160	0,916 (1,071)	Сине-голубая	278	7,5
3	GN Grease LTS 2	-30 … +120	0,860 (1,006)	Темно-коричневая	206	5,2
4	Gazpromneft Grease EP2	0,899 (1,051)	Зелено-серая	118	3,1
5	Циатим Ц-221	-60 … +150	1,004 (1,174)	Белая	755	22,2
6	Литол-24	-40 … +120	0,855 (1,000)	Светло-серая	87	2,2
7	G-Energy Grease LX EP 2	-30 … +160	0,949 (1,110)	Синяя	278	7,7
8	G-Energy Grease L EP 2	-30 … +120	0,916 (1,071)	Желто-серая	200	5,4

1 Методика испытаний

Для проведения экспериментальной работы были разработаны следующие методики.

1. Определение плотности смазки:

1.1 Взять пробник известного объема V и массы m1, наполнить смазкой;

1.2 Взвесить пробник (m2);

1.3 Определить массу смазки в пробнике (m=m2 – m1);

1.4 Определить плотность смазки (с=m/V), данные занести в таблицу 1.

2. Определение степени растворимости в воде:

2.1 В прозрачный пластиковый стакан налить воду;

2.2 Опустить смазку на 48ч;

2.3 По истечении времени, определить визуально степень растворимости.

3. Определение вязкостных свойств при отрицательных температурах:

3.1 При температуре -160С:

3.1.1 Пробник поместить в холодильник на 48ч при температуре -160С;

3.1.2 Оценить вязкостные свойства.

3.2 При температуре -400С:

3.2.1 Пробник поместить в холодильник на 1,5ч при температуре -400С;

3.2.2 Оценить вязкостные свойства.

4. Краткосрочные испытания в дождевой камере:

4.1 Намазать лабиринт смазкой;

4.2 Установить на ролик и поместить его в камеру дождя на 2ч;

4.3 После снятия лабиринтов, визуально установить степень взаимодействия смазки с водой.

5. Испытания на проникновение воды

5.1 Подготовить к испытаниям полнокомплектный ролик с испытываемой смазкой;

5.2 Поместить его в камеру дождя на 48ч;

5.3 По истечении времени, разобрать ролик и установить степень проникновения воды в лабиринтовое уплотнение и подшипник.

6. Испытания на проникновение пыли:

6.1 Подготовить к испытаниям полнокомплектный ролик с испытываемой смазкой;

6.2 Поместить его в камеру пыли на 48ч;

6.3 По истечении времени, разобрать ролик и установить степень проникновения пыли в лабиринтовое уплотнение и подшипник.

7. Последовательные испытания на проникновения воды и пыли:

7.1 Подготовить к испытаниям полнокомплектный ролик с испытываемой смазкой;

7.2 Установить его в камеру дождя на 48ч, а затем в камеру пыли на 48ч;

7.3 По истечении времени, разобрать ролик и оценить состояние лабиринтового уплотнения и подшипника.

8. Ресурсное испытание смазки:

8.1 Смазать подшипники испытываемой смазкой;

8.2 Установить в ролик, закрыть металлическими крышками и поставить на динамический стенд;

8.3 Провести испытание в течение 96ч;

8.4 По истечении времени, разобрать ролик и оценить состояние смазки.

9. Определение водостойкости смазки

9.1 Намазать лабиринтовое уплотнение;

9.2 Герметизировать соединения вал-крышка и стакан-шайба;

9.3 Наверх налить воды.

10. Экономический расчет

Определить стоимость намазки крышки и подшипника в одинаковом количестве при использовании различных смазок. За исходную примем смазку Ц-201, используемую на производстве.

2. Результаты испытаний

1. Определение плотности смазки

В результате экспериментальной работы определены плотности смазок (табл.1). Наименьшее значение имеют Циатим Ц-201 и Литол-24, а наибольшее – Циатим Ц-221.

Необходимо отметить, что увеличение плотности смазки приведет к росту норм намазки лабиринтовых уплотнений и подшипников для поддержания постоянного объема в них.

2. Определение степени растворимости в воде

Оценка осуществлялась по следующим критериям:

- отсутствие либо наличие белого налета на смазке;

- образование мутного раствора.

У образцов смазок №№5, 6 и 7 визуально изменений не произошло. У первого образца виден мутный раствор воды, также на самой смазке наблюдается светлые отложения. На поверхности остальных смазок также имеются следы налета. По результатам данных испытаний проставлены баллы, что отражено в таблице 2.

3. Определение вязкостных свойств

Образцы смазки, помещенные в холодильник при температуре -160С, прошли испытания, их вязкость не изменилась от первоначальной.

Дальнейшие испытания смазок при температуре -400С дали следующие результаты. Образец смазки под №5 не изменил своих свойств полностью, вероятно, мог выдержать и большую температуру. Образец №1 имеет густую вязкую массу, работоспособность не утрачена. На смазке под №7 остается след от нажатия, пограничное состояние от работоспособного. Остальные образцы замерли при испытываемой температуре, ощущается состояние твердого вещества (по типу пластмассы).

Исходя из результатов испытаний в таблицу 2 проставлены баллы.

4. Краткосрочные испытания в дождевой камере

С целью сокращения времени испытаний, металлические крышки не устанавливались, для получения возможности непосредственного воздействия воды на смазку в лабиринтах.

Испытание проводилось на ролике Ш159Ч425 (п.307) в камере дождя ККД-700.

Характеристики испытания:

− вращение ролика - 500 об/мин;

− испытание производились с подачей воды 0,6м3/ч на насадку.

После отработки роликов по 48 часов они были разобраны.

Критериями оценки являлись:

- оценка первоначальной вязкости;

- вымываемость смазки водой из лабиринта;

- образование эмульсии из смазки и воды.

Опираясь на критерии испытаний смазкам выставлены баллы (табл.2). Отметим, что образец №5 не изменил своих свойств смазка однородная, при этом отдельные капли воды на поверхности. У №1 наблюдается белая эмульсия, образованная в результате смешивания смазки с водой, смазка не пригодна для дальнейшего использования

По проведенным выше результатам испытаний для дальнейшего исследования приняты смазки, которые в меньшей степени меняли свои свойства при  взаимодействии с водой – это образцы №№ 3, 5, 6 и 7.

5. Испытания на проникновения воды

Испытание проводилось на ролике Ш159Ч425 (п.307) в камере дождя ККД-700.

Характеристики испытания:

− вращение ролика - 500 об/мин;

− испытание производились с подачей воды 0,6м3/ч на насадку.

После отработки роликов по 48 часов они были разобраны.

По результатам осмотра можно сделать следующее заключение:

- смазка имеется во всех образцах;

- первоначальный цвет не изменился;

- консистенция смазки образцов №№ 5, 6 и 7 в лабиринтах не изменилась, №3 - стала мягкой;

- количество смазки образцов №№ 5, 6 и 7 в лабиринтах не изменилось, №3 уменьшилось – произошло ее вымывание.

6. Испытания на проникновение пыли

Испытание проводилось на ролике Ш159Ч425 (п.307) в камере пыли ККП-700.

Характеристики испытания:

− вращение ролика - 500 об/мин;

− концентрация пыли в камере - 6 г/м3.

После отработки роликов по 48 часов они были разобраны.

Критерием пылевых испытаний являлась степень задержания смазкой пыли. Необходимо отметить, что при проведении испытаний в пылевой камере наблюдалось неравномерность пылевоздушного потока.

Результаты испытаний следующие:

- образец №3 имеет меньшую степень загрязнения;

- у образцов под №№5 и 6 загрязнено наружное кольцо лабиринта, внутреннее чистое;

- образец №7 полностью загрязнен.

7. Последовательные испытания на проникновения воды и пыли

Испытание проводилось на ролике Ш159Ч425 (п.307) в камере дождя ККД-700, а затем без разбора в камере пыли ККП-700.

По результатам совмещенных дождевых и пылевых испытаний смазкам в таблице 2 проставлены баллы. Так образцы №№4, 6, 7 имеют следы воды и пыли, цвет смазок изменился на серый. У образца №5 однородная консистенция, цвет белый, наблюдаются незначительные включения пыли.

8. Ресурсное испытание смазки

Испытание проводилось на ролике Ш133Ч380 (п.205) на стенде динамических испытаний КСДИ-700.

Характеристики испытания:

− радиальная нагрузка - 150 кг;

− вращение ролика - 500 об/мин.

Для испытаний под нагрузкой были выбраны смазки №№1, 2 и 6. По истечении времени можно сделать следующие выводы:

− все смазки прошли испытания;

− консистенция смазки №1 стала более жидкой, у №№2 и 6 не изменилась;

− цвет смазок  изменился и стал: №1 – темно-коричневый, №2 – темно-синий, №6 – темно-серый.

9. Определение водостойкости смазки

Для проверки степени водостойкости смазки взяты образцы №1 и №6. Схема проведения испытания представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Проверки степени водостойкости смазки

После 24 ч у образца №1 на бумаге наблюдалась вода, у №6 – отсутствовала. Отметим, что при вращении образцов за ось у №1 снизу потекла вода, у №6 не было. Таким образом, можно сделать вывод, что смазки №6 водостойкая, №1 имеет меньшую степень водостойкости.

10. Экономический расчет

На данный момент существующие нормы намазки лабиринтового уплотнения и подшипника определены для смазки Циатим Ц-201, имеющей наименьшую плотность. Таким образом, для поддержания исходного объема намазки потребуется большее количество смазки по массе.

В таблице 1, представлены отношения плотностей смазок к исходной (Циатим Ц-201). Из таблицы видим, что при использовании Циатим Ц-221 увеличивается расход на 17%, применение Gazpromneft Grease LX EP 2 - 5%, при этом смазка Литол-24 не повлечет к изменению норм.

Увеличение массы расходуемой смазки, приведет к росту стоимости на единицу выпускаемой продукции. В таблице 1 в столбце «Стоимость при действующей норме» приведена цена для одинакового количества намазок деталей различными образцами смазок.

Таблица 2 – Результаты испытаний смазок

Испытание	Количество баллов за испытание (8 лучшей)
1	2	3	4	5	6	7	8
Определение плотности	-	-	-	-	-	-	-	-
Растворимость в воде (48ч)	1	4	5	3	8	8	8	2
В холодильнике при -160С (24ч)	пройдены
В холодильнике при -400С (1,5ч)	7	1	1	1	8	1	6	1
Ускоренные в дождевой камере (2ч)	1	3	4	6	8	7	5	2
Дождевые без металлических крышек (48ч)	-	-	-	6	7	6	8	-
Проникновение влаги (48ч)	-	-	5	-	8	6	7	-
Проникновение пыли (48ч)	-	-	8	-	7	7	5	-
Проникновение влаги и пыли (48+48ч)	-	-	7	-	8	7	7	-
Испытания под нагрузкой (96ч)	1	2	-	-	-	3	-	-
Определение водостойкости смазки	1	-	-	-	-	2	-	-

Выводы:

Годными к использованию признаны все смазки.

По результатам испытаний с лучшей стороны зарекомендовала себя смазка Циатим Ц-221. Она не теряет своих свойств при взаимодействии с водой, препятствует проникновению пыли, имеет самую низкую температуру замерзания. Ограничивает ее применение большая стоимость за 1 кг. При этом смазку целесообразно использовать при работе в климатических условиях с низкими температурами.

На втором месте по результатам испытаний оказалась смазка G-Energy Grease LX EP 2. Она менее стойка к воде, также достаточно эффективно препятствует проникновению пыли, имеет интервал рабочих температур соответствующий ТУ.

На третьем месте, а также, в целом, для дальнейшего использования на производстве, с учетом проведенных пылевых, дождевых, ресурсных испытаний, а также экономического расчета, рекомендована смазка Литол-24. Однако, Литол-24 не может перекрыть весь температурный диапазон эксплуатации роликов, поэтому необходимо ограничить использование этой смазки в северных районах в наземных конвейерах.

Необходимо указывать при заказе продукции конкретные температуры эксплуатации.

Альтернативой смазке Литол-24 при низких температурах (до -50°С) рекомендована смазка ЦИАТИМ-201.

Альтернативой смазке Литол-24 для роликов тяжелой серии (подшипник 309 и выше) рекомендована смазка G-Energy Grease LX EP 2.