Wyjaśnienie reżimów smarowania: od granicznego do pełnego filmu i dlaczego to ma znaczenie

Nieplanowane przestoje, wysokie rachunki za energię i wczesne awarie łożysk często leżą w czymś tak podstawowym, jak nieodpowiednie praktyki smarowania. Zrozumienie, jak film smarny zachowuje się w różnych warunkach, jest kluczem do rozwiązania tych problemów i optymalizacji wydajności maszyny.

Smarowanie to proces zmniejszania tarcia i zużycia poprzez wprowadzenie smaru między dwie ruchome powierzchnie. Skuteczny film smarny zapobiega bezpośredniemu kontaktowi metalu z metalem i chroni przed uszkodzeniami, nagrzewaniem się i przedwczesną awarią.

Oprócz zmniejszenia tarcia, właściwe smarowanie przyczynia się do:
• Rozpraszania ciepła 
• Redukcji hałasu 
• Ochrony przed korozją 
• Skuteczności uszczelniania 
• Usuwania zanieczyszczeń

Stan filmu smarnego w dużej mierze decyduje o poziomie ochrony i zależy od takich czynników, jak prędkość, obciążenie, temperatura i lepkość. Smary z technologią MicPol® zawierają mikronizowane cząsteczki, które wypełniają nierówności powierzchni i polaryzują je, tworząc ultracienką, trwałą warstwę ochronną. Warstwa ta minimalizuje tarcie poprzez osłanianie stykających się powierzchni. To zmniejszenie tarcia zmniejsza zużycie, wydłuża okresy międzyserwisowe, obniża zużycie energii, skraca przestoje, poprawia odprowadzanie ciepła, cichszą pracę, zwiększa odporność na korozję i optymalizuje skuteczność uszczelnienia w każdych warunkach.

1. Smarowanie graniczne

Smarowanie graniczne występuje przy niskich prędkościach, dużych obciążeniach, częstych cyklach start-stop lub podczas wahań temperatury. W tym reżimie film smarny jest niezwykle cienki lub nawet nieciągły. Bezpośredni kontakt metalu z metalem jest nieunikniony, a obciążenie jest przenoszone głównie przez szorstkie szczyty powierzchniowe, znane jako nierówności*.

* Nierówności: mikroskopijne nierówności powierzchni, które występują nawet na pozornie gładkich materiałach.

Charakterystyka:

• Maksymalny kontakt metalu z metalem 
• Niewielki lub zerowy film smarny

Implikacje techniczne:

• Bardzo wysoki poziom tarcia i przyspieszone zużycie
• Ryzyko zatarcia, zużycia adhezyjnego lub zmęczenia powierzchni
• Nadmierne wytwarzanie ciepła przy braku wystarczającego filmu smarnego

Podejście do konserwacji:

• Stosowanie wysokowydajnych smarów z dodatkami przeciwzużyciowymi i dodatkami zwiększającymi ciśnienie (EP)
• Staranny dobór lepkości: wystarczająco cienka do penetracji, wystarczająco gęsta do ochrony powierzchni

💡 W sytuacjach, w których nie można uniknąć smarowania granicznego, smary Interflon z technologią MicPol® zapewniają udowodnione korzyści, przylegając do powierzchni i znacznie zmniejszając tarcie i zużycie – nawet przy dużym obciążeniu lub w trudnych warunkach.

2. Smarowanie mieszane

Smarowanie mieszane to system przejściowy, w którym obciążeniem dzielą się zarówno chropowatość powierzchni, jak i film smarny. Ten stan jest powszechny przy zmiennych prędkościach lub zmiennym obciążeniu. Tarcie maleje wraz ze wzrostem grubości filmu smarnego, przechodząc w smarowanie pełne.

Charakterystyka:

• Faza przejściowa między warstwą graniczną a trwałym filmem smarnym
• Brak stałego stosunku: rozkład obciążenia zmienia się wraz z prędkością, obciążeniem i temperaturą

Implikacje techniczne:

• Zmienne tarcie i zużycie
• Częściowy kontakt powierzchniowy, zależny od warunków pracy
• Skuteczne smarowanie wymaga stabilności w warunkach dynamicznych

Podejście do konserwacji:

• W miarę możliwości zoptymalizuj warunki pracy, takie jak obciążenie i prędkość obrotowa
• Stosuj smary, które utrzymują wydajność w zmiennych warunkach, potencjalnie ulepszone dzięki technologiom trwałej warstwy 
• Monitoruj wibracje, temperaturę i sygnały akustyczne w celu wykrywania zmian między trybami

3. Smarowanie w pełnym filmie smarnym

W tym optymalnym środowisku ruchome powierzchnie są całkowicie oddzielone ciągłą warstwą smaru. Tarcie jest minimalne i wynika jedynie z oporu wewnętrznego samego smaru.

Charakterystyka:

• 100% obciążenia przenoszone przez smar
• Możliwe bardzo wysokie obciążenia
• Pod obciążeniem może wystąpić odkształcenie powierzchni (EHL)
• Niskie tarcie, brak uszkodzeń powierzchni

Podtypy:

• Smarowanie hydrodynamiczne – ciśnienie filmu generowane przez ruch względny (np. łożyska ślizgowe)
• Smarowanie elastohydrodynamiczne (EHL) – ciśnienie filmu smarnego generowane pod dużym obciążeniem, powodujący sprężyste odkształcenie powierzchni (np. koła zębate, łożyska toczne)

(Opcjonalnie: Smarowanie hydrostatyczne – smarowanie pod ciśnieniem zewnętrznym, stosowane, gdy nie występuje ruch względny)

Implikacje techniczne:

• Minimalne zużycie i wysoka efektywność energetyczna
• Smary muszą zachowywać integralność filmu smarnego pod wpływem wahań
ciśnienia i temperatury 
• Zachowanie ciśnienia i lepkości oraz odkształcenia sprężyste mają kluczowe znaczenie w zastosowaniach EHL

Podejście do konserwacji:

• Regularne monitorowanie stanu środka smarnego i analiza lepkości
• Zapewnienie stałego i odpowiedniego dopływu środka smarnego w każdych warunkach obciążenia
• W szczególnych przypadkach stałe składniki środka smarnego mogą dodatkowo stabilizować i wzmacniać film smarny

Wnioski

Skuteczne smarowanie to coś więcej niż tylko nakładanie oleju lub smaru. Każdy sposób smarowania nakłada specyficzne wymagania dotyczące doboru środka smarnego, jego stosowania i strategii konserwacji.