Mazání ložisek

Mazání ložisek je nezbytné pro snížení tření a opotřebení uvnitř ložiska. Správně zvolené mazivo a způsob mazání umožňuje ložisku dosáhnout předpokládané životnosti.

Proč je mazivo pro ložiska důležité?

snižuje tření a opotřebení – tuková vrstva předchází přímému kovovému kontaktu mezi oběžnými drahami a valivými tělesy a tím redukuje tření a teplotu v místě kontaktu.
prodlužuje životnost ložiska – únavová životnost ložiska závisí z velké části na viskozitě maziva a tloušťce mazivového filmu. Silná tloušťka filmu prodlužuje únavovou životnost ložiska.
chlazení ložiska – cirkulující mazivo může odvádět teplo z ložiska. Vysoké rychlosti a vysoká zatížení generují nadměrnou teplotu v ložisku, stejně tak jako vliv vysokých teplot vnějšího prostředí. Systém cirkulace oleje tak může předcházet přehřátí ložiska a degradace oleje.
brání vnikání nečistot do ložiska
chrání ložisko proti korozi

Maziva stačí málo, ale na všech funkčních plochách

Množství maziva potřebné pro valivé ložisko je velmi malé. Předpokládá se ovšem, že mazivo bude k dispozici na všech funkčních plochách vždy a za každých provozních podmínek v dostatečném množství, ve správné viskozitě a s co nejmenším obsahem nečistot.

Všechna maziva ztrácejí během času svou mazací schopnost následkem mechanického namáhání a chemického stárnutí. V určitých časových intervalech se proto musí opotřebované, a v mnoha případech i znečištěné mazivo, doplňovat nebo vyměňovat.

3 hlavní způsoby mazání ložisek

Běžně se k mazání ložisek používá jak olej, tak i plastické mazivo, ve speciálních případech tuhé mazivo. Pro nejlepší výkon ložiska je nutné vybrat způsob mazání nejvhodnější pro danou aplikaci. Samozřejmě závisí na podmínkách, za kterých ložisko pracuje. Mazání olejem má vynikající mazací účinnost, ale plastické mazivo umožňuje jednodušší použití v ložisku a jednodušší konstrukci souvisejících dílů ložiska.

Mazání tukem
Převážná většina valivých ložisek (cca 90 %) je mazána tukem. Náklady na utěsnění a připojené součásti jsou při tom poměrně malé. Při použití ložiskových tuků a účinného těsnění se dosáhne dlouhodobého chodu bez obsluhy. Dodatečné náklady na mazací přístroje v tomto případě odpadají.
Olejové mazání
Používá se tam, kde už některé další části konstrukce vyžadují mazání olejem (převodovky), nebo když má být obíhajícím olejem odváděno teplo. Mimoto je olejové mazání nutné při vysokých otáčkách a pro zabezpečení vysoké spolehlivosti provozu.
Mazání tuhými mazivy
Používá se ve speciálních případech, jako jsou zejména vysoké provozní teploty. Tento způsob mazání je použitelný pouze při velmi nízkých otáčkách.

Složení	Plastické mazivo	Olej
Základový olej	70 - 90 %	95 - 99 %
Zahušťovadlo	5 - 30 %	0
Přísady (aditiva)	1 - 5 %	1 - 5 %

Porovnání mazání olejem a tukem

Provozní faktor	Mazání tukem	Mazání olejem
Způsob uložení a těsnění	snadné	může být složité, požadavek na pečlivou montáž a údržbu
Otáčky	limitní rychlost je 65 % - 80 % limitní rychlosti při mazání olejem	vysoké limitní rychlosti
Úplná výměna maziva	někdy obtížné	snadné
Ochlazující efekt	slabý	odvod tepla cirkulací oleje je možný
Odstranění cizích částic	nemožné	snadné filtrací oleje
Znečištění okolí únikem maziva	velmi zřídka	časté úniky, nepoužitelné v čistých provozech
Domazávání	dlouhodobý bezúdržbový provoz	domazávání v rámci celkového mazání stroje
Teplota	nízké teploty	vysoké a extrémně nízké teploty

Jak funguje mazání plastickým mazivem

Jde o nejčastější způsob mazání ložisek (cca 80 % - 90 % všech valivých ložisek). Používané mazací tuky jsou směsí oleje a zahušťovadla.

Výhody mazacích tuků:

jednodušší údržba (velmi často se jedná o celoživostní náplň)
mazivo v uložení snáze drží
lépe brání vniknutí nečistot a vlhkosti

Z čeho se mazací tuky vyrábí?

Základní olej

Hlavní mazací složkou tuků je základní olej. Jako základní oleje pro mazací tuky se používají minmerální nebo syntetické oleje. Druh základního oleje určuje ve značné míře vlastnosti tuku.

Zahušťovadla

Druh nebo množství zahušťovadla udává konzistenci mazacích tuků. Jako zahušťovadlo mazacích tuků se používají kovová mýdla, bentonit, polymočoviny a jiné chemické sloučeniny. Druh zahušťovadla má také vliv na vlastnosti mazacího tuku, zvláště jeho odolnost vůči vodě.

Aditiva

Mnohé tuky obsahují speciální aditiva, což jsou aktivní přísady, které svými chemickými účinky zlepšují jejich vlastnosti. Nejdůležitějšími aditivy jsou:

korozní inhibitory (zlepšují korozní odolnost)
antioxidanty (prodlouží životnost)
vysokotlaké přísady (EP-přísady), které zvyšují zatížitelnost tuků

Stupeň konzistence (měkkost - tuhost) maziva volte podle různých hledisek

Provozní poloha:	Pro vertikální nebo šikmá uložení jsou vhodnější tužší tuky.
Zatížení odstředivou silou:	Vhodnější jsou tužší tuky.
Účinnost těsnění:	Tužší tuky se lépe utěsňují.
Čerpatelnost:	Měkčí tuky se snadněji protlačují, což je důležité při nízkých teplotách a při centrálním mazání.
Tření:	Při požadavku na malé rozběhové tření jsou vhodnější měkčí tuky.
Hlučnost chodu:	Měkčí tuky snižují hlučnost ložiska.
Otáčky:	Měkčí tuky dovolují vyšší otáčky ložiska.

Různé druhy mazacích tuků se nesmějí směšovat. Smísením tuků s různými zahušťovadly může dojít k výraznému zhoršení vlastnosti této směsi oproti jejím jednotlivým složkám. Dokonce i v případě, že zahušťovadlo je shodné mohou rozdílná aditiva negativně ovlivnit vlastnosti výsledné směsi. Jakémukoliv mísení tuků je proto nutné věnovat maximální pozornost a v případě pochybností od něho ustoupit.

Jak je to s množstvím maziva

Množství tuku v ložisku a v tělese závisí na konstrukci ložiskového uložení, rychlosti otáček, vlastnostech použitého maziva a provozní teplotě, typu tuku apod.

pro velmi nízké otáčky (do 30% mezních otáček ložiska) se prostor v tělese vyplní ze 2/3, lze ho plnit i více nebo téměř úplně
pro střední otáčky (do 50% mezních otáček ložiska) se vyplní 1/2 až 2/3 prostoru
pro vyšší otáčky (nad 50% mezních otáček ložiska) se vyplní 1/3 až 1/2 prostoru

Stupeň plnění standardních kuličkových ložisek dle NSK:

K cca 20% volného prostoru v ložisku
L 20-30% volného prostoru v ložisku
S 30-50% volného prostoru v ložisku (standard)
M 55-60% volného prostoru v ložisku

Rychloběžná vřetenová ložiska:

kuličková s kosoúhlým stykem - cca 15% vnitřního prostoru
válečnová N / NN - cca 10% vnitřního prostoru

Záběh namazeného ložiska

Ve zcela vyplněném ložisku se po určité době „záběhu“ závislé na otáčkách samočinně ustálí jen potřebné množství tuku, jestliže přebytečný tuk má možnost vytlačit se do prostoru v tělese. Během tohoto záběhu, kdy probíhá vytlačování přebytečného tuku, může dojít ke značnému zvýšení teploty.

Proto je při vyšších otáčkách účelné nechat ložisko zpočátku běžet po určitou dobu na nižší otáčky, aby se tuk mohl rozmístit bez většího nárůstu teploty. Poté může ložisko pracovat při maximálních otáčkách.

Konec záběhu poznáme podle snížení teploty ložiska a ustálením provozní teploty.

Kdy ložiska domazávat

Plastické mazivo v ložisku je namáháno, což vede ke zhoršování jeho původních vlastností, proto musí být ložiska v pravidelných intervalech domazávána.

Délka domazávacího období je ovlivněna mnoha faktory:

typem a velikostí ložiska
druhem maziva
rychlostí otáčení
provozní teplotou

Jako přibližné vodítko pro stanovení domazávacích intervalů slouží diagramy, které platí pro provozní teploty v uložení do 70°C a kvalitní plastické lithné tuky.

Zátěžový činitel

P/C	≤ 0,06	0,1	0,13	0,16
Zátěžový činitel	1,5	1	0,65	0,45

V případech, kde jsou domazávací intervaly velmi krátké nebo v místech se ztíženým přístupem se používá nepřetržité mazání. Pokud jsou intervaly kratší než 6 měsíců, plastické mazivo se většinou doplňuje bez přerušení provozu. Pokud jsou domazávací intervaly delší než 6 měsíců, doporučuje se obnovení náplně plastického maziva.

Vliv teploty na domazávací intervaly

Při vyšších teplotách se musí odečtené intervaly zkrátit na každých 15°C na polovinu původní hodnoty.

Další zkrácení domazávacích intervalů je nutné za ztížených provozních podmínek – vibrací, otřesů, vnikání prachu a vlhkosti, při silném zatížení.

Při teplotách pod 40°C se může domazávací interval prodloužit na dvojnásobek. Prodloužení těchto intervalů je možné dosáhnout také použitím speciálních plastických maziv pro vysoké výkony.

Domazávání malých ložisek

Malá ložiska, hlavně jednořadá kuličková, mají domazávací intervaly podstatně delší než je životnost samotného ložiska, proto se obvykle nedomazávají. Většinou je ideální použít zakrytá nebo těsněná ložiska naplněná tukem již z výroby.

Výpočet vhodného množství maziva pro domazávání

Množství v g = D x B x 0,005

D = vnější průměr ložiska v mm

B = šířka ložiska v mm

Čím kratší domazávací interval, tím je možné množství snížit a použít koeficient 0,003 (pro měsíční) a 0,002 (pro týdenní interval).

Jak funguje mazání olejem

Olejové mazání ložisek se používá v případech, kdy provozní podmínky nedovolují mazání tukem:

otáčky jsou tak vysoké, že domazávací intervaly pro mazání tukem jsou příliš krátké
když má být prostřednictvím maziva odváděno teplo z ložiska
když jiné části stroje musí být mazány olejem (např. ozubená kola v převodovce)

Způsoby mazání olejem:

Mazání olejovou lázní
Nejjednodušší způsob, ale vhodný jen pro nízké až střední otáčky.
Mazání rozstřikem oleje
Olej je rozstřikován jinými otáčejícími se strojními součástmi např. ozubenými koly. Vlastní ložiska při tom nejsou ponořena v olejové lázni. Nejčastější použití je v převodovkách.
Oběhové mazání
Olej je přiváděn k ložisku, prochází jím, vrací se zpět do nádrže a odtud je znovu zaváděn k ložisku. Oběh oleje obstarává čerpadlo, přívod a odvod oleje je proveden trubkami nebo hadicemi. V nádrži je olej podle potřeby chlazen a filtrován. Tento způsob mazání se používá při vysokých otáčkách, kde je nutné chlazení ložiska a pro provoz při vysokých provozních teplotách.
Vstřikovací mazání
Olej je pod tlakem vstřikován tryskami přímo do ložiska. Trysky mají být uspořádány tak, aby paprsek oleje zasáhl co nejdále dovnitř ložiska. Vstřikovací rychlost musí být dostatečně vysoká, aby překonala vzdušné víry vytvářené valivým ložiskem při vysokých otáčkách. Tento způsob mazání se používá pro vysoce otáčková ložiska.
Mazání olejovou mlhou
Olejová mlha je stříkána do ložiska a zaručeně dopraví minimální množství oleje na mazaná místa. Na všechny kontaktní plochy v ložisku se dostává jen nejnutnější množství oleje, třecí odpor maziva je proto nepatrný a provozní teplota ložiska se dá udržet velmi nízko. Tento způsob mazání se často používá pro mazání vřetenových ložisek obráběcích center.
Mazání kapáním
Většinou se používá pro mazání malých kuličkových ložisek při vysokých otáčkách.
Pneumatické mazání (metoda olej – vzduch)
Zajišťuje nejspolehlivější dodávku minimálního množství oleje do ložiska. Pomocí tlakového vzduchu je do ložiska přiváděno přesné množství oleje. Dovoluje tak dosáhnout velmi vysokých otáček při nízké teplotě. Tento nákladný způsob mazání se využívá zejména pro vřetenová ložiska obráběcích strojů a pro válcovací stolice.

Jaký olej použít

Pro mazání ložisek se používají většinou minerální oleje. Syntetické oleje jsou účelné ve zvláštních případech, například pro vysoké nebo nízké teploty.

Nejdůležitější vlastností mazacího oleje je jeho viskozita, která klesá s rostoucí teplotou

K vytvoření oddělovací olejové vrstvy mezi oběžnými drahami a valivými tělesy v ložisku je potřebná určitá minimální viskozita. Její hodnota závisí na rychlosti odvalování v ložisku. Můžeme ji stanovit z diagramu v závislosti na středním průměru ložiska a frekvenci otáčení.

Interval výměny oleje závisí na kvalitě oleje a provozních podmínkách

Pokud je provozní teplota nižší než 50 °C a pracovní podmínky jsou dobré s malým množstvím nečistot, doporučuje se výměna jednou ročně. Pokud je ale teplota kolem 100 °C, měl by být olej vyměněn každé 3 měsíce. Pokud dochází ke kontaminaci oleje vodou nebo pevnými nečistotami, je třeba interval výměny oleje ještě zkrátit.

Různé značky olejů se nesmějí mísit, a to ze stejného důvodu jako v případě plastického maziva.