Środki smarne do prowadnic liniowych

Źródło: Zeller+Gmelin

 

Mechanizm polegający na przesuwaniu elementów po określonym torze stosowany jest w rozmaitych urządzeniach, a podstawą jego prawidłowego funkcjonowania okazuje się użycie prowadnicy. Bardzo istotne jest również to, aby odpowiednio o nią dbać, a szczególne znaczenie ma tutaj zapewnienie właściwego smarowania.

 

Jakie środki smarne powinny być stosowane do prowadnic liniowych? Jak często? W jakiej ilości? Trudno jest odpowiedzieć jednoznacznie na tak postawione pytania. Zanim wybierze się smar lub olej, należy wziąć pod uwagę wymagania danej aplikacji. Zapewnienie wysokiej jakości smarowania wpływa na płynność pracy, sprawia, że prowadnica dobrze i długo spełnia swoje zadanie oraz nie musi być zbyt często serwisowana.

 

Dobór środka smarnego

Aplikację środka smarnego powinna poprzedzić weryfikacja informacji na temat typu prowadnicy, a także miejsca i rodzaju wykonywanej przez nią pracy. Trzeba też wiedzieć czy mechanizm narażony jest na małe, średnie czy duże obciążenia. Poza tym należy uwzględnić prędkości z jakimi ma sobie radzić. Katarzyna Płocharczyk, Inżynier ds. zastosowań i sprzedaży przemysłowych środków smarnych w firmie Total Polska, zaczyna od wyjaśnienia, iż połączenie prowadnicowe składa się z prowadnicy nadającej kierunek ruchu oraz z poruszającego się po niej prowadnika. Tego rodzaju mechanizmy realizują najczęściej ruch prostoliniowy. Ze względu na występujące w nich tarcie prowadnice można podzielić w następujący sposób:

  • prowadnice z tarciem zewnętrznym:
    – prowadnice ślizgowe z tarciem ślizgowym,
    – prowadnice toczne z tarciem tocznym,
  • prowadnice z tarciem wewnętrznym:
    – prowadnice sprężyste,
    – prowadnice hydrostatyczne,
    – prowadnice aerostatyczne.

Do smarowania prowadnic ślizgowych wykorzystywane są oleje. Smary stosuje się głównie w prowadnicach tocznych, czyli tam gdzie występuje opór ruchu przy toczeniu jednego ciała po drugim, np. rolki, kulki, wałka, igiełki etc. Zadaniem smaru jest zapewnienie tarcia mieszanego, a najlepiej płynnego. Chodzi o to, aby pomiędzy szyną a toczącymi się elementami zapewniony był ciągły film smarowy. Mechanizm działania prowadnic tocznych zbliżony jest do tego występującego w łożyskach. Stąd sprawdzają się tu smary, które są bardzo zbliżone do produktów stosowanych właśnie w łożyskach. Muszą jednak spełniać dodatkowe wymagania, takie chociażby, jak zapewnienie naprawdę szybkiego smarowania, co można osiągnąć dzięki wykorzystaniu nisko-lepkiego oleju bazowego. Ważną własnością smarów używanych w prowadnicach jest ich antystatyczność.

Najbardziej popularnymi prowadnicami są prowadnice konwencjonalne, tj. o tarciu ślizgowym, które montuje się na przykład w obrabiarkach. Drugie miejsce zajmują prowadnice toczne, charakteryzujące się niskim kosztem instalacji i konserwacji. Na rynku obecnych jest wielu wyspecjalizowanych producentów i każdy z nich posiada szerokie portfolio produktów. Poniżej tabela przedstawiająca wymagania dotyczące sposobu smarowania, w zależności od typu prowadnicy i rodzaju tarcia.

Prowadnica Tarcie Smarowanie Środek smarny
Ślizgowa Ślizgowe Graniczne – mieszane Olej
Toczna Toczne Mieszane – hydrodynamiczne Smar

 

Warto podkreślić jeszcze, że również miejsce wykorzystania prowadnicy stawia przed środkiem smarnym szereg wymagań do spełnienia, m.in.:

  • odporność na temperaturę,
  • oddziaływanie z wodą,
  • przyczepność,
  • odporność na obciążenie,
  • szybkość smarowania,
  • własności antystatyczne,
  • zabezpieczanie antykorozyjne.

Biorąc pod uwagę, że dobór odpowiedniego środka smarnego uzależniony jest od panujących warunków oraz bieżących potrzeb Łukasz Rotarski, kierownik działu techniki liniowej THK w firmie HENNLICH, proponuje by zacząć od uwzględnienia następujących parametrów:

  • zakres temperatur pracy,
  • obszar zastosowań,
  • własności szczególne.

Na tej podstawie opracowany został podział smarów do prowadnic THK, który może być niezwykle pomocny przy podejmowaniu decyzji dotyczącej zakupu konkretnego produktu (zostanie on przedstawiony w dalszej części tekstu).

Z kolei zdaniem Grzegorza Koceli, inżyniera serwisu i doradztwa technicznego w Klüber Lubrication Polska, trzeba zrozumieć, iż w zależności od tego, na ile dobrze smar zostanie dobrany i jakiej będzie jakości, można uzyskać zupełnie odmienne rezultaty użytkowania danego mechanizmu. Warto uwzględnić różne kryteria podczas rozważania który środek zastosować, natomiast wstępny klucz do prawidłowego doboru produktu dla konkretnej aplikacji przedstawiony został w poniższej tabeli, dotyczącej relacji prędkości liniowej do lepkości.

 

Małe prędkości Średnie prędkości Wysokie prędkości
< 15 m/min. 15 do 60 m/min. >60m/min.
wibracje< 0,5 m/s2 wibracje < 1 m/s2 wibracje < 2 m/s2
nadmierne zużycie! ciepło!
wysoka lepkość i dodatki EP potrzebna do smarowania umiarkowana lepkość potrzebna do smarowania niska lepkość potrzebna do smarowania
100 do 500 mm2/s około 100 mm2/s 25 do 70 mm2/s

 

Natomiast należy pamiętać, iż dobór produktu determinują również takie wymogi aplikacji jak:

  • niskie tarcie i zmniejszenie zużycia energii,
  • dobra ochrona przed zużyciem,
  • ochrona przed korozją,
  • dobra stabilność pracy,
  • kompatybilność z innymi smarami do ponownego smarowania,
  • dobra odporność na działanie pary, środków czyszczących, lakierów,
  • tłumienie hałasu,
  • redukcja czasy konserwacji i obsługi.

W przypadku, gdy ktoś ma problem z samodzielnym ustaleniem wymogów danego mechanizmu, powinien przede wszystkim skorzystać z dokumentacji techniczno-ruchowej, która – jak zaznacza Ronald Bijok, Regionalny Kierownik Sprzedaży w firmie Zeller+Gmelin – zawsze określa, jaki rodzaj smaru czy oleju należy zastosować. Można tam znaleźć również opis dotyczący sposobu aplikacji środka smarnego. Jeżeli pojawi się problem ze zlokalizowaniem DTR można skontaktować się z producentem danego urządzenia. Warto dowiedzieć się wtedy także, jak często powtarzać taką aplikację. Chociaż nawet jeśli posiada się informacje na ten temat, należy sprawdzać co jakiś czas, czy aplikacja smarowania przebiega poprawnie.

 

A może postawić na uniwersalny środek smarny?

Najprostsze dostępne środki smarne mające zastosowanie do prowadnic to uniwersalne smary plastyczne czyli produkty zawierające olej mineralny z dodatkami EP, zagęszczony mydłem litowym. Firma ExxonMobil posiada w ofercie szeroką paletę olejów oraz smarów o różnej lepkości i konsystencji. Nie ma wątpliwości, że wybór jest naprawdę duży i należy zdecydować się na produkt, który najlepiej spełnia określone wymagania danego urządzenia. Najlepiej, aby olej czy smar stanowił integralną część technologii i dlatego każdorazowo należy się skupić na konkretnym zastosowaniu. Dlatego firma ExxonMobil oferuje oleje serii Mobil Vactra Oil, przeznaczone do smarowania prowadnic obrabiarek, a jednocześnie kompatybilne z płynami obróbkowymi. Oleje te zapewniają wyjątkowe właściwości cierne w szerokim zakresie par materiałów ślizgowych, w tym stali ze stalą i stali z polimerami, zmniejszając efekt drgań „stick-slip” i karbowania powierzchni. Umożliwia to płynny, równomierny ruch przy projektowanych prędkościach posuwu, co zwiększa wydajność i dokładność maszyny, wydłuża trwałość eksploatacyjną narzędzi oraz poprawia jakość wykończenia powierzchni. Właściwości olejów serii Mobil Vactra Oil  zoptymalizowano w celu zapewnienia oddzielenia od wielu chłodziw wodnych przy jednoczesnym zminimalizowaniu korozyjnego oddziaływania chłodziw o wysokim pH na smarowane powierzchnie. Oleje Mobil Vactra Oil nr 3 i 4 zaleca się zwykle dla dużych maszyn o wysokich naciskach prowadnic i tam, gdzie wymaga się dużej precyzji. Są odpowiednie także dla prowadnic pionowych i pochyłych, gdzie problemem może być nadmierne spływanie oleju, dla mechanizmów przekładniowych w obrabiarkach pracujących w warunkach umiarkowanych obciążeń. Oleje Mobil Vactra nr 1 i nr 2 zaleca się dla prowadnic poziomych w obrabiarkach małych i średnich. Nadają się także do stosowania w systemach obiegowych w dużych maszynach oraz jako olej hydrauliczny w obrabiarkach pracujących w warunkach umiarkowanych obciążeń. A więc jeden olej, choć dedykowany głównie do prowadnic, może być używany w wielu innych miejscach co znacznie upraszcza gospodarkę smarowniczą w zakładzie. I to jest zasadnicza korzyść wynikająca ze stosowania środków uniwersalnych.

Innym przykładem uniwersalnych smarów plastycznych, są wysokiej jakości produkty do smarowania prowadnic, które sprawdzają się również doskonale w większości innych, co zostało potwierdzone rekomendacjami producentów sprzętu wymagającego tego rodzaju smarowania. Środki z serii Mobilux EP, używane z powodzeniem do prowadnic (np. do smarowanie mechanizów zamykania formy wtryskarek), zagęszczone są hydroksystearynianem litu, mają długą historię udokumentowanego niezawodnego działania, szczególnie zabezpieczania przed korozją, pompowalności w niskich temperaturach oraz żywotności w wysokich temperaturach. Wynik badania metodą na aparacie Timkena ilustruje ich zdolność do smarowania przy wysokim obciążeniu. Natomiast seria smarów Mobilith SHC to produkty, które łączą unikalne właściwości syntetycznych olejów bazowych z właściwościami wysokiej jakości kompleksowego litowego zagęszczacza. Dostępne są w siedmiu odmianach, różniących się lepkością oleju bazowego (od ISO VG 100 do 1500) oraz klasą NLGI (od 2 do 00). Smary tej serii są preferowane i wybierane przez wielu użytkowników, działających w różnych branżach na całym świecie. Ich doskonała reputacja oparta jest na wyjątkowej jakości, niezawodności, uniwersalności oraz korzyściach związanych z ich zastosowaniem. Jak podkreśla Mariusz Paśnicki, Field Engineer z Exxon Mobil, współpraca z producentami sprzętu pozwoliła na potwierdzenie w eksploatacji wyników testów przeprowadzonych w firmowych laboratoriach, ukazując wyjątkowe działanie środków smarnych serii Mobilith SHC. Korzyści te to między innymi wydłużona żywotność smaru, zwiększona ochrona i żywotność łożysk, praca w szerokim zakresie temperatur oraz możliwość zwiększenia intensywności pracy, wydajności mechanicznej oraz oszczędności energii. Anna Ruscak, Technical Help Desk Engineer w firmie ExxonMobil podkreśla jeszcze, że kontaktując się z firmą można zawsze liczyć na podpowiedź, który produkt z jej oferty najlepiej sprawdzi się w danym zastosowaniu.

Niewykluczone, że inni klienci zdecydują się raczej na smar MULTIS XLT 2 z oferty firmy TOTAL. Jest to produkt o niskiej lepkości syntetycznego oleju bazowego (18cSt, PAO). Odznacza się wytrzymałością na bardzo niskie temperatury (do -60°C), świetnie sprawdza się w mechanizmach szybkoobrotowych, nie odreagowuje z tworzywami sztucznymi i elastomerami. Pośród olejów do prowadnic ślizgowych warto zwrócić uwagę na gamę DROSERA MS. Produkty te odznaczają się szybką separacją od olejów obróbczych, mają też szeroki zakres zastosowań, które ustala się na podstawie lepkości: 2–22 mm2/s do smarowania wrzecion, 32-46 mm2/s do układów hydraulicznych, 32–220 do smarowania prowadnic. Ponadto środki DROSERA MS zapewniają doskonały poślizg, zapobiegają powstawaniu zjawiska stick-slip oraz charakteryzują się niskim współczynnikiem tarcia.

Z kolei Zeller+Gmelin posiada w ofercie smar DIVINOL LITHOGREASE 000 o gęstości NLGI 000. Spełnia on wymagania występujące w DTR maszyn DMG MORI SEIKI oraz HERMLE. Dzięki swojej rzadszej konsystencji posiada wyraźnie korzystniejsze własności płynięcia niż porównywalny smar klasy NLGI 00. Jest odpowiedni zarówno do smarowania rolek w prowadnicach liniowych obrabiarek, jak i silnie obciążonych mechanicznie przekładni. Produkt jest dobrze przenoszony w centralnych urządzeniach smarujących. Pośród innych polecanych środków można wymienić DIVINOL LITHOGREASE 000/150 oraz DIVINOL FETT L 800. Pierwszy z nich to wysokiej klasy smar plastyczny z zagęszczaczem na bazie kompleksowego mydła litowego z dodatkami EP, zapewnia stabilną pracę, jest wodoodporny, chroni przed korozją i utlenianiem, zapewnia ochronę przed zużyciem, posiada wysoką zdolność absorpcji ciśnienia. Natomiast DIVINOL FETT L 800, to smar na bazie mydła litowego, który jest odporny na rozbijanie i mieszanie, ma właściwości chroniące przed ścieraniem oraz wysoką zdolność przejmowania nacisków, jest odporny na korozję, utlenianie i działanie wody. Z kolei w przypadku, gdy konstrukcja maszyny wymaga, by prowadnice były smarowane olejem, firma Zeller+Gmelin może zaproponować zarówno oleje demulgujące (do chłodziw wodorozcieńczalnych), jak i oraz oleje nie emulgujące (do chłodziw nie emulgujących czyli tzn. olejowych). Podstawowa lepkość produktów to w obu przypadkach ISO 68 oraz 220. Deemulgowanie uniemożliwia mieszanie się oleju z prowadnic z wodą z chłodziwa wodorozcieńczalnego. Olej wypływa na wierzch i można go swobodnie zebrać skimmerem, maszyną do separacji czy włókniną. Dzięki temu nie wpływa negatywnie na własności emulsji i nie zaburza jej odczynu pH, a tym samym nie dochodzi do rozwoju bakterii i grzybów. Właśnie dlatego emulsjach powinno stosować się oleje demulgujące, takie jak DIVINOL T 3 EP ISO 32, DIVINOL T 6 EP ISO 68, DIVINOL T 8 EP ISO 100 czy DIVINOL T 12 EP ISO 220.

Grzegorz Kocela również wymienia oferowane przez firmę Klüber Lubrication oleje do prowadnic, przedstawiając jednocześnie kryteria wyboru tego typu produktów. Co więcej kryteria te zaznaczone zostały kolorami od najciemniejszego – najważniejsze, poprzez jaśniejszy – kryteria ważne w drugiej kolejności, po najjaśniejszy – kryteria ważne w trzeciej kolejności. Podobnie przeanalizowane zostały smary znajdujące się w ofercie firmy.

Łukasz Rotarski również udostępnia ciekawe zestawienie, dzięki któremu w prosty sposób można dobrać właściwy smar. W poniższej tabeli uwzględnione zostały produkty Japońskiej marki THK, w które można zaopatrzyć się za pośrednictwem firmy HENNLICH, a także trzy ważne parametry, które należy wziąć pod uwagę wybierając środek smarny.

Chociaż może się wydawać, że zostało tu wymienionych wiele produktów, są to zaledwie przykłady. Wybór środków smarnych do prowadnic jest ogromny, więc kiedy dojdzie się już do tego czy zaaplikować smar czy olej i jaki jego rodzaj, najlepiej porównać jeszcze propozycje różnych firm, opinie na temat ich jakości, ceny poszczególnych środków itd. A może to wszystko nie jest konieczne? Okazuje się, że obok „standardowych” prowadnic ze stali, istnieją również propozycje wykonane z tworzywa sztucznego, które nie wymagają smarowania. Są one produkowane przez firmę igus. Bezsmarowe prowadnice liniowe drylin działają na zasadzie „ślizg zamiast toczenia”. Jako powierzchnia ślizgowa stosowane są trybologicznie zoptymalizowane wysokowydajne polimery iglidur, które zostały połączone z materiałami bezkorozyjnymi. Zrobione z nich prowadnice liniowe pracują na sucho, a więc są bezobsługowe i niewrażliwe na wpływ brudu, wody, substancji chemicznych, gorąca lub uderzeń. Dodatkowo charakteryzują się wyjątkowo cichą pracą. Zdaniem przedstawiciela firmy igus prowadnice drylin mogą być stosowane w różnorodnych warunkach środowiskowych, nawet tych najbardziej wymagających. Opisana technika liniowa wykorzystywana jest m.in. w bankomatach czy automatach podających określone produkty. Nie ulega wątpliwości, że zakłady produkcyjne, które stają przed koniecznością zdecydowania jakich prowadnic używać, a w przypadku, gdy wymagają one smarowania – jakie środki smarne wybrać, mają nie lada dylemat.

 

Autor: Sabina Frysztacka

 

Tekst w wersji PDF poniżej lub proszę kliknąć link do pobrania pliku PDF
GM_2020_3_28_33_Smary

Authors

Related posts

Góra
English