Температура эксплуатации подшипников является одним из существенных параметров работы узлов вращения. Помимо рассеиваемой тепловой энергии узла, на подшипники воздействуют силы трения. Из влияния внешних и внутренних температурных факторов формируется рабочая температура подшипников, рекомендованная изготовителями для определенных условий использования.
В большинстве случаев, температура нагрева подшипников в пределах +65℃ считается нормальной для реализации максимального эксплуатационного ресурса. Повышенный нагрев до +95℃ учитывается в запасе прочности подшипника и не должен влиять на его работоспособность, хотя и сокращает ресурс. Для общепромышленных условий температура подшипников выше +100℃ является опасной и может вывести их из строя. Для работы в условиях высоких температур устанавливаются подшипники с внутренним тепловым зазором, компенсирующим расширение металла колец и тел качения при нагреве. Смазочные материалы для подшипников также различаются по температурным классам.
На практике нередко случаются нерегламентные перегревы, когда на максимальную температуру подшипников влияют непредвиденные факторы. Это может возникать по нескольким причинам, вероятность которых изложена ниже в порядке убывания.
- Неправильный монтаж, некорректная сборка узла. Как следствие, нарушение соосности, чересчур сильный натяг, нарушение контактных поверхностей ─ приводят к усиленному трению и нарушению нормальной температуры подшипников.
- Выработка смазочного материала в подшипнике, или ухудшение смазочных свойств из-за попадания внутрь пыли, воды, абразивных частиц.
- Несоответствующее количество смазки в подшипниках от недобросовестных производителей: недостаточное наполнение, отсутствие смазки, или наоборот полное заполнение.
- Повышенный нагрев вследствие преждевременного износа подшипника. Это чаще касается таких неучтенных факторов эксплуатации, как вибрация, ударная нагрузка.
- Применение смазки, не соответствующей реальному режиму работы или внешним температурным условиям.
Производители применяют разные технологичные варианты увеличения допустимой температуры подшипников. Среди них:
- разработка эффективных пластичных смазок для наполнения подшипников;
- внедрение систем автоматической подачи смазывающе-охлаждающей жидкости;
- применение комбинированных термостойких деталей подшипников, например, из нитрида кремния, фторопласта;
- выпуск прецизионных моделей, сочетающих точность хода и устойчивость к тепловому расширению на высокой скорости вращения.
Контроль температуры подшипников
При эксплуатации ответственных узлов вращения в промышленности, энергетике на аэрокосмическом транспорте, наряду с другими профилактическими мерами, ведется контроль температуры подшипников. В зависимости от доступности узлов, температура работы подшипников измеряется контактным и бесконтактным способами.
Наиболее технически простой и распространенный способ ─ измерение температуры неподвижного кольца подшипника ручным термометром с выносным щупом. Такой вариант обеспечивает точность и возможность измерения без (полной) разборки узла.
Для дистанционного измерения температуры подшипниковых узлов применяются инфракрасные ручные термометры (пирометры) и тепловизоры разных модификаций. Они позволяют контролировать узлы без остановки вращения, однако точный замер дают только при наведении на открытое кольцо подшипника. Если же подшипник скрыт другими деталями, маслом/смазкой, крышкой, уплотнением, делается опосредованный замер нагрева всего узла.
К автоматическим средствам мониторинга температуры можно отнести системы с датчиками, встроенными в оборудование для постоянного контроля в действии без участия человека.