การเลือกใช้สารหล่อลื่น

การที่ตลับลูกปืนจะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพตลับลูกปืนจำเป็นต้องรับการหล่อลื่นอย่างเพียงพอและเหมาะสม เพื่อป้องกันการเสียดสีโดยตรงระหว่าผิวโลหะที่สัมผัสติดต่อกัน คือระหว่างเม็ดลูกกลิ้ง รางวิ่งและรัง สารหล่อลื่นยังช่วยยับยั้งการสึกหรอ ตลอดจนปกป้องผิวโลหะขอตลับลูกปืนจากการกัดกร่อน เพราะฉะนั้นการเลือกชนิดสารหล่อลื่นและวิธีการหล่อลื่นที่เหมาะสมจึงเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง เฉกเช่นเดียวกับการบำรุงรักษาที่ถูกต้อง มีการเลือกใช้สารหล่อลื่นต่างๆ ทั้งจาระบีและน้ำมันในการหล่อลื่นตลับลูกปืน โดยปัจจัยในการเลือกใช้จะขึ้นอยู่กับสภาพการทำงาน เช่น ช่วงอุณหภูมิ ความเร็วรอบ ตลอดจนอิทธิพลของสภาวะแวดล้อม ตลับลูกปืนจะทำงานที่อุณหภูมิเหมาะสมเมื่อได้รับสารหล่อลื่นในปริมาณที่เพียงพอต่อการหล่อลื่นไม่มากหรือน้อยเกินไป อย่างไรก็ตาม เมื่อต้องใช้สารหล่อลื่นเพื่อวัตถุประสงค์อื่นๆ ด้วย เช่น กันรั่วหรือกันฝุ่น หรือใช้เพื่อระบายความร้อนก็อาจจำเป็นต้องเติมสารหล่อลื่นในปริมาณที่มากขึ้นสารหล่อลื่นในตลับลูกปืนสูญเสียคุณสมบัติการหล่อลื่นไปทีละน้อยอัน เป็นผลมาจากการรับน้ำหนัก ทางกล การเสื่อมสภาพและปริมาณสิ่งแปลกปลอมที่เพิ่มมากขึ้นระหว่างการทำงาน ดังนั้นจาระบีจะต้องมีการเติมเพิ่มหรือการเปลี่ยนล้างจาระบีใหม่และ สำหรับน้ำมันต้องมีการกรองและเปลี่ยนถ่ายตามระยะเวลาที่กำหนด ตลับลูกปืนกว่า 80 % จะใช้จาระบีในการหล่อลื่น

การหล่อลื่นด้วยน้ำมัน
โดยทั่วไปแล้ว การหล่อลื่นด้วยน้ำมันมักใช้กับตลับลูกปืนที่ใช้ความเร็วรอบสูงหรือมีอุณหภูมิทำงานสูงเกินกว่าขีดความสามารถของจาระบีเมื่อความร้อนที่เกิดจากความฝืดหรือที่เกิดขึ้นในระบบจำเป็นต้องได้รับการถ่ายทอดออกจากตำแหน่งบริเวณตลับลูกปืน หรือเมื่อชิ้นส่วนโดยรอบ (เช่น เฟือง ฯลฯ) จำเป็นต้องได้รับการหล่อลื่นด้วยน้ำมันเพื่อเพิ่มอายุการทำงานของตลับลูกปืน วิธีการหล่อลื่นต่างๆ จะต้องใช้น้ำมันที่สะอาด เช่นมีการกรองน้ำมันที่ดีในระบบน้ำมันหมุนเวียน ระบบฉีดน้ำมัน และระบบหยดน้ำมัน เมื่อใช้ระบบน้ำมันหมุนเวียนและระบบหยด จะต้องให้มีช่องน้ำมันไหลกลับขนาดเพียงพอที่จะให้น้ำมันไหลกลับออกจากตลับลูกปืน

การเลือกความหนืดน้ำมัน
การเลือกน้ำมันจะขึ้นอยู่กับความหนืดที่ให้การหล่อลื่นตลับลูกปืนได้อย่างเพียงพอ ที่ให้อุณหภูมิทำงานค่าความหนืดน้ำมันจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ โดยความหนืดจะลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความสัมพันธ์ระหว่างความหนืดกับอุณหภูมิคือความคุณสมบัติดัชนีความหนืด (v) ของน้ำมัน ในงานหล่อลื่นตลับลูกปืน แนะนำให้ใช้น้ำมันที่มีดัชนีความหนืดขั้นต่ำ 95 ขึ้นไป เพื่อให้มีการสร้างขั้นฟิล์มน้ำมันหนาเพียงพอในผิวสัมผัสระหว่างเม็ดลูกกลิ้งและรางวิ่ง น้ำมันจะต้องรักษาความหนืดขั้นต่ำที่เพียงพอต่อการหล่อลื่นที่อุณหภูมิทำงาน ค่าความหนืดขั้นต่ำนี้คือ V1 ซึ่งหาค่าได้จากกราฟรูปที่ 1 สำหรับน้ำมันแร่

เมื่อทราบอุณหภูมิทำงานของตลับลูกปืนจะสามารถแปลงค่าเป็นความหนืดตามมาตรฐานสากล คือ ISO VG ที่ 40o ได้จากกราฟรูปที่ 2 ซึ่งอ้างอิงจากน้ำมันที่มีดัชนีความหนืด 95 ตลับลูกปืนบางประเภท เช่น ตลับลูกปืนเม็ดโค้งสองแถวเม็ดหมอนแ ละเม็ดโค้งกันรุน เป็นต้น โดยทั่วไปจะมีอุณหภูมิทำงานสูงกว่าตลับลูกปืนบางประเภท เช่นตลับลูกปืนเม็ดกลมและเม็ดทรงกระบอกภายใต้สภาวะการทำงานเดียวกัน
ตัวอย่าง : ตลับลูกปืนมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางใน d = 340 มม. และขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง นอก D = 420 มม. ทำงานที่ความเร็วรอบ n = 500 รอบ/นาที จะได้ค่า dm = 0.5 [d+D] = 380 มม. จากรูปที่ 2 ค่าความหนืดขั้นต่ำ V1 ที่เพียงพอต่อการหล่อลื่นที่อุณหภูมิทำงานมีค่าประมาณ 1

รูป 2 กราฟความหนืด- อุณหภูมิ

อัตราส่วนความหนืด
SKF ให้นิยามอัตราส่วนความหนืดคือ K = V/V1 แทนอัตราส่วนระหว่างความหนืดจริงและความหนืดที่จำเป็นที่อุณหภูมิทำงาน ถ้าค่าอัตราส่วนความหนืดเท่ากับ 1 ความหนืดเท่ากับ 1 ความหนืดจริงของน้ำมันที่เลือกใช้เท่ากับความหนืดที่จำเป็นพอดี ค่าต่ำกว่าหนึ่งหมายความว่าความหนืดน้ำมันที่ใช้ต่ำกว่าความหนืดที่จำเป็น ค่ามากกว่าหนึ่งหมายความว่า ความหนืดน้ำมันที่ใช้สูงกว่าความหนืดที่จำเป็น ในการหล่อลื่นด้วยน้ำมันมักจะมีค่าอัตราส่วนความหนืดระหว่าง 1 และ 2.5 อายุตลับลูกปืนจะยาวนานขึ้นได้โดยการเลือกใช้น้ำมันที่มีค่าความหนืด V ที่อุณหภูมิทำงานสูงกว่า V1 ค่า V > V1 ได้โดยการเลือกใช้น้ำมันแร่ที่มีความหนืด ISO VG สูงกว่า หรือโดยการเลือกใช้น้ำมันที่มีดัชนีความหนืดสูงกว่าในขณะที่น้ำมันนั้นจะต้องมีสัมปสิทธิ์ความดันความหนืดขั้นต่ำเท่ากัน แต่เนื่องจากความหนืดที่สูงขึ้นจะทำให้อุณหภูมิตลับลูกปืนสูงขึ้นด้วย จึงทำให้มักจะมีข้อจำกัดในทางปฎิบัติเมื่อต้องการปรับปรุงการหล่อลื่นด้วยแนวคิดแบบนี้ ถ้าอัตราส่วนความหนืด V = V/V1 มีค่าน้อยกว่า1 ควรใช้น้ำมันที่มีสารรับแรงกดสูง [EP] และถ้าค่า V น้อยกว่า 0.4 จะต้องใช้น้ำมันที่มีสารรับแรงกดสูง น้ำมันที่มีเพิ่มคุณภาพรับแรงกดสูงยังช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือในการทำงานได้ ในกรณีที่ค่า K มากกว่า 1 และสำหรับตลับลูกปืนเม็ดหมอนขนาดกลางถึงใหญ่ ควรตระหนักไว้ด้วยว่าสารรับแรงกดสูงอาจจะส่งผลเสียด้านการกัดกร่อนได้

ชนิดน้ำมัน
โดยทั่วไปน้ำมันแร่เหมาะสมต่อการหล่อลื่นอื่นตลับลูกปืน น้ำมันแร่จะเติมสารรับแรงกดสูง สารป้องกันการสึกหรอและสารเพิ่มคุณภาพอื่นๆ เมื่อมีความจำเป็นเฉพาะกรณีเท่านั้น มีการนำเอาน้ำมันสังเคราะห์ประเภทต่างๆ มาใช้หล่อลื่นด้วยเช่นกันซึ่งโดยทั่วไปแล้ว จะพิจารณานำมาใช้หล่อลื่นตลับลูกปืนในกรณีสภาพการทำงานรุนแรง เช่นที่อุณหภูมิสูงมากหรือต่ำมาก เป็นต้น น้ำมันสังเคราะห์มีหลากหลายประเภท โดยส่วนใหญ่ที่ใช้งานคือ โพลีอัลฟาโอเลฟิน [PAO] เอสเตอร์ และโพลีอัลคาไลน์ไกย์คอล [PAG] น้ำมันสังเคราะห์เหล่านี้มีคุณสมบัติแตกต่างจากน้ำมันแร่

การเปลี่ยนถ่ายน้ำมัน
ระยะหรือความถี่ในการเปลี่ยนถ่ายน้ำมันจะขึ้นอยู่กับสภาพการทำงานและปริมาณน้ำมัน ในกรณีของอ่างน้ำมัน (ดูรูปที่ 3) โดยทั่วไปจะยอมการเปลี่ยนถ่ายได้ที่ปีละครั้ง ถ้าอุณหภูมิทำงานไม่เกิน 50 oc และการปนเปื้อนเพียงเล็กน้อย

รูป 3 ระบบหล่อลื่นด้วยอ่างน้ำมัน

อุณหภูมิทำงานที่สูงมากขึ้นจะต้องการความถี่ในการเปลี่ยนถ่ายน้ำมันมากขึ้น เช่น ที่อุณหภูมิทำงานประมาณ 100 oc ควรทำการเปลี่ยนถ่ายน้ำมันทุกๆ 3 เดือน นอกจากนี้ ถ้ามีสภาพการทำงานรุนแรงอย่างอื่น จะจำเป็นที่ต้องเปลี่ยนถ่ายน้ำมันให้ถี่มากยิ่งขึ้นเช่นกัน ในระบบหล่อลื่นหมุนเวียน (ดูรูปที่ 4) ช่วงระยะเปลี่ยนถ่ายน้ำมันจะขึ้นอยู่กับความถี่ที่ปริมาณน้ำมันทั้งหมดถูกหมุนเวียนในช่วงเวลาหนึ่ง หรือมีระบบหล่อเย็นน้ำมันหรือไม่ โดยทั่วไปแล้วจะสามารถหาระยะเวลาเปลี่ยนถ่ายน้ำมันที่เหมาะสมได้โดยการทดสอบใช้งานจริงและส่งน้ำมันเข้าวิเคราะห์ในห้องแล็บฯ เพื่อวิเคราะห์การปนเปื้อนและการเสื่อมสภาพน้ำมันเท่านั้น

รูป 4 ระบบหล่อลื่นหมุนเวียน

การหล่อลื่นด้วยจาระบีเหมาะสมสำหรับหล่อลืนตลับลูกปืนภายใต้สภาวะการทำงานซึ่งมักพบโดยส่วนใหญ่ในอุตสาหกรรม จาระบีมีข้อดีกว่าน้ำมันตรงที่สามารถกักเก็บตัวเองอยู่ในตลับลูกปืนได้ดีกว่าน้ำมัน โดยเฉพาะในกรณีที่ใช้งานกับเพลาแนวตั้งและยังทำงานร่วมกับซีลในการป้องกันสิ่งปนเปื้อนและความชื้นได้ด้วย ปริมาณจาระบีที่เติมมากเกินไปจะเป็นสาเหตุให้อุณหภูมิทำงานภายในตลับลูกปืนเพิ่มสูงขึ้นอย่างรวดเร็วโดยเฉพาะเมื่อทำงานที่รอบหมุนสูง ตามกฎโดยทั่วไป เมื่อติดตั้งตลับลูกปืนแล้วให้เติมจาระบีให้เต็มตัวตลับลูกปืน และให้เติมเพียงบางส่วนใส่ในตัวเสื้อเท่านั้น ก่อนที่ตลับลูกปืนจะหมุนถึงรอบการทำงานที่กำหนดไว้ จาระบีส่วนเกินจะต้องมีพื้นที่ให้ถูกเบียดไหลออกมาอยู่ที่ด้านข้างตลับลูกปืน หรือไหลออกจากตัวเสื้อได้ในช่วงรันอิน เมื่อสิ้นสุดระยะรันอินแล้วอุณหภูมิทำงานภายในตลับลูกปืนจะลดลงและจาระบีจะกระจายอยู่ทั่วภายในตลับลูกปืนและตัวเสื้ออย่างไรก็ตามตลับลูกปืนที่ทำงานในรอบที่ต่ำมากจะต้องการการปกป้องจากสิ่งปนเปื้อนและการกัดกร่อน จึงควรให้มีจาระบีเติมเต็มตัวเสื้อ จาระบีประกอบไปด้วยน้ำมันพื้นฐาน (แร่หรือสังเคราะห์) และสารอุ้มน้ำมันซึ่งโดยทั่วไปมักจะใช้ไขสบู่โลหะ อย่างไรก็ตาม สารอุ้มน้ำมันอย่างอื่นๆ เช่น โพลียูเรีย ก็สามารถนำมาใช้งานเพื่อให้มีคุณสมบัติที่ดีในงานที่ต้องทนความร้อนสูง เป็นต้น สารเพิ่มคุณภาพก็มักจะนำมาเติมเพื่อเพิ่มคุณสมบัติบางประการของจาระบีเช่นกัน ความแข็งอ่อนของจาระบีจะขึ้นอยู่กับชนิดและความเข้มข้นของสารอุ้มน้ำมันที่ใช้ และอุณหภูมิการทำงานด้วยในการเลือกใช้จาระบี ความแข็งอ่อนช่วงอุณหภูมิทำงาน ความหนืดน้ำมันพื้นฐานคุณสมบัติป้องกันการกัดกร่อน ความสามารถรับน้ำหนักกด และขบวนการผลิตของจาระบี คือปัจจัยสำคัญที่ต้องนำมาพิจารณา รายละเอียดต่างๆ อยู่ในหัวข้อถัดไป

ความหนืดน้ำมันพื้นฐาน
ความสำคัญของความหนืดน้ำมันสำหรับสร้างขั้นฟิล์มน้ำมันเพื่อแยกผิวสัมผัสระหว่างโลหะในตลับลูกปืนซึ่งจะทำให้ช่วยยืดอายุการทำงานได้กล่าวไว้แล้วในหัวข้อการเลือกความหนืดน้ำมัน ซึ่งยังได้ให้รายละเอียดเกี่ยวกับอัตราส่วนความหนืด K ไว้แล้วด้วย รายละเอียดเหล่านั้นจะนำมาประยุกต์ใช้ในกรณีของจาระบีได้เช่นกัน โดยทั่วไป ความหนืดของน้ำมันพื้นฐานที่อยู่ในจาระบีที่ใช้ในงานหล่อลื่นตลับลูกปืนจะมีค่าอยู่ระหว่าง 15 และ 500 mm2/s ที่ 40 oc จาระบีที่มีน้ำมันพื้นฐานหนืดมากกว่า 1,000 mm2/s ที่ 40oc จะคายน้ำมันออกมาได้ช้ามาก ซึ่งไม่เพียงพอต่อการหล่อลื่น ดังนั้นถ้าค่าความหนืดที่คำนวณได้สูงกว่า 1,000 mm2/s ที่ 40oc อันเนื่องจากตลับลูกปืนมีความเร็วรอบต่ำ ขอแนะนำให้ใช้จาระบีที่มีความหนืดสูงสุดไม่เกิน 1,000 mm2/s และมีคุณสมบัติการคายน้ำมันที่ดีหรืออาจหันไปใช้การหล่อลื่นด้วยน้ำมันแทน ความหนืดของน้ำมันพื้นฐานยังเป็นตัวกำหนดค่าความเร็วรอบสูงสุดที่แนะนำ สำหรับการหล่อลื่นตลับลูกปืนด้วยจาระบี นอกจากนั้น ความเร็วรอบในการหมุนยังขึ้นอยู่กับคุณสมบัติความทนทานต่อการเฉือน (Shear strength) ซึ่งถูกกำหนดโดยสารอุ้มน้ำมัน ผู้ผลิตจาระบีมักระบุความสามารถในการรับรองหมุน เป็นตัวแปรความเร็วรอบ (speed factor) A = n dm โดยค่า n แทนรอบหมุนต่อนาที (RPM) และค่า dm แทนขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยของตลับลูกปืน

ความแข็งอ่อน
ความแข็งอ่อนของจาระบีได้รับการจัดแบ่งเป็นระดับขั้นต่างๆ ตามมาตราของสถาบัน National Lubricating Grease Institute [NLGI] ความแข็งอ่อนของจาระบีที่ใช้หล่อลื่นตลับลูกปืนควรจะไม่เปลี่ยนแปลงมากนักภายในช่วงอุณหภูมิที่กำหนดหลังจากผ่านการทดสอบทางกล จาระบีจะอ่อนเหลวที่อุณหภูมิระเหยตัว และจะไหลรั่วออกจากตลับลูกปืน ส่วนจาระบีที่แข็งตัวที่อุณหภูมิต่ำจะเป็นสิ่งกีดขวางการหมุนของตลับลูกปืน หรือคายน้ำมันหล่อลื่นได้ไม่พอ การหล่อลื่นตลับลูกปืนมักใช้จาระบีที่มีสารอุ้มน้ำมัน ทำจากไขสบู่โลหะมีความแข็งอ่อนเบอร์ 1,2 หรือ 3 จาระบีที่มักใช้งานโดยส่วนใหญ่คือเบอร์ 2 จาระบีที่มีความแข็งอ่อนต่ำกว่าจะใช้กับงานที่มีอุณหภูมิต่ำหรือต้องการคุณสมบัติดูดจ่ายที่ดีกว่าส่วนจาระบี เบอร์ 3 จะแนะนำให้ใช้ในกรณีของตลับลูกปืนที่อยู่กับเพลาแนวตั้ง และมีแผ่นกักจาระบีติดตั้งอยู่ใต้ตำแหน่งตลับลูกปืนเพื่อป้องกันจาระบีรั่วไหลออกจากตลับลูกปืน ในเครื่องจักรที่มีความสั่นสะเทือน จาระบีจะได้รับการกดเฉือนรุนแรง เนื่องจากจาระบีถูกสะบัดเหวี่ยงเข้าออกตลับลูกปืนอย่างต่อเนื่อง จาระบีที่มีความแข็งอ่อนสูงขึ้นอาจจะพอช่วยได้บ้าง แต่ลำพังความแข็งของจาระบียังไม่เพียงพอต่อการหล่อลื่นที่ดีได้ ดังนั้น ควรเลือกจาระบีที่มีคุณสมบัติเสถียรภาพทางกลที่ดีทดแทน

ช่วงอุณหภูมิทำงาน
ช่วงอุณหภูมิทำงานของจาระบีจะขึ้นอยู่กับชนิดของน้ำมันพื้นฐานและสารอุ้มน้ำมัน รวมทั้งสารเพิ่มคุณภาพด้วย ขอบเขตอุณหภูมิที่สำคัญแสดงไว้ในรูปแบบของสีสัญญาณไฟจราจร (double traffic light) ขีดจำกัดสุดของอุณหภูมิ เช่น ขีดจำกัดต่ำสุดและขีดจำกัดสูงสุด ดังแสดงในรูปที่ 5

รูป 5 แนวคิดขอบเขตอุณหภูมิทำงานจาระบี

• ขีดจำกัดอุณหภูมิต่ำสุด (LTL) คืออุณหภูมิขั้นต่ำสุดของจาระบีที่ตลับลูกปืนสามารถหมุนได้คล่องตัว หรือจุดไหลเท (Pour point)
• ขีดจำกัดอุณหภูมิสูงสุด (HTL) คืออุณหภูมิที่จุดหยด (Dropping point) ซึ่งจาระบีจะสูญเสียสภาพความแข็งอ่อนและกลายสภาพเป็นของเหลวห้ามให้ตลับลูกปืนทำงานที่อุณหภูมิต่ำหรือสูงกว่าขอบเขตขีดจำกัดทั้งสอง รูปที่ 5 ซึ่งก็คือโซนสีแดง แม้ว่าผู้ผลิตจาระบีระบุค่าขีดจำกัดอุณหภูมิต่ำสุดและสูงสุดไว้ในรายละเอียดผลิตภัณฑ์แล้ว แต่SKF แนะนำขอบเขตค่าอุณหภูมิที่สำคัญว่าซึ่งเป็นช่วงอุณหภูมิที่ตลับลูกปืนสามารถทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือและสามารถประเมินอายุทำงานของจาระบีได้อย่างแม่นยำ คือ
• ขีดจำกัดอุณหภูมิใช้งานต่ำสุด (LTPL)
• ขีดจำกัดอุณหภูมิใช้งานสูงสุด (HTPL)
ขอบเขตอุณหภูมิทั้งสองคือโซนสีเขียวในรูปที่ 5 อุณหภูมิในโซนสีเหลือง จาระบีจะมี
สมรรถนะการทำงานที่ไม่แน่นอน จึงควรให้ใช้งานได้ในช่วงสั้นๆ เท่านั้น

การป้องกันการกัดกร่อน
จาระบีต้องป้องกันไม่ให้เกิดการกัดกร่อน ตลับลูกปืน และต้องไม่ถูกชะล้างออกจากตลับลูกปืนเมื่อมีน้ำปะปน สารอุ้มน้ำมันเป็นส่วนประกอบเพียงเดียวเท่านั้นที่เป็นตักำหนดคุณสมบัติความต้านทานน้ำ: โดยปกติแล้ว สารอุ้มน้ำมันชนิดลิเธียมคอมเพล็กซ์ แคลเซียมคอมเพล็กซ์และโพลียูเรียมีคุณสมบัติต้านทานนี้น้ำที่ดีเยี่ยม ชนิดของสารเพิ่มคุณภาพป้องกันสนิมจะเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติด้านการป้องกันสนิมของจาระบี ที่รอบหมุนต่ำมาก การเติมจาระบีให้เต็มทั้งตลับลูกปืนและตัวเสื้อจะช่วยป้องกันการกัดกร่อนและน้ำเข้าปนเปื้อน

ความสามารถรับน้ำหนักกด : สารเพิ่มคุณภาพ EP และ AW
อายุการใช้งานของตลับลูกปืนจะสั้นลงหากความหนาของชั้นฟิล์มน้ำมันไม่มากพอที่จะป้องกันการสึกหรอของผิวโลหะที่มีการสัมผัสเสียดสีกันโดยตรงทางเลือกหนึ่งในการเอาชนะปัญหานื้คือการใช้สารเพิ่มคุณภาพที่เรียกว่า EP [Extreme – Pressure]
เมื่อผิวโลหะสัมผัสกันอุณหภูมิ ณ จุดนั้นจะสูงขึ้นจะเป็นการกระตุ้นสาร EP ทำงานให้เกิด mildwear ที่จุดสัมผัสส่งผลให้ได้ผิวโลหะที่เรียบขึ้นความเค้นบริเวณจุดสัมผัสลดลง และช่วยยืดอายุงานเพิ่มมากขึ้น แต่ในการทำงานที่อุณหภูมิสูงและมีความเค้นสัมผัสมากเกินไปสาร EP จะกลายเป็นเคมีที่กัดกร่อนและทำให้ตลับลูกปืนเสียหายได้ SKF แนะนำให้เลือกใช้สาร EP ที่ไวต่อปฎิกิริยาน้อยลง [Less reactive]
สำหรับการทำงานที่อุณหภูมิสูงกว่า 80o แต่ทั้งนี้ไม่ควรใช้จาระบีที่มีสาร EP หากตลับลูกปืนต้องทำงานที่อุณหภูมิสูงว่า 100oc โดยสามารถเลือกใช้เป็นจาระบีที่มีสารอุ้มน้ำซึ่งมีคุณสมบัติรับแรงกดสูงในตัวเองได้ เช่น แคลเซียมซัลโฟเนท คอมเพล็กซ์ (จาระบี SKF LFHB 2) เป็นต้น สำหรับงานที่รอบหมุนต่ำมาก มักจะใช้สารหล่อลื่นแข็ง เช่น กราไฟต์และโมลิบดีนัมไดซัลไฟล์ [MoS2] เป็นสารเพิ่มคุณภาพ เพื่อให้สามารถรับแรงกดได้สูงมากขึ้น โดยสารเหล่านี่จะต้องให้มีความบริสุทธิ์สูงและขนาดอนุภาคเล็กมากๆ มีเช่นนั้นก็จะกลายเป็นสิ่งที่กีดขวางการกลิ้งและทำให้อายุทำงานของตลับลูกปืนสั้นลง สารเพิ่มคุณภาพป้องกันการสึกหรอ AW [Antiwear] มีคุณสมบัติการทำงานคล้ายคลึงกับสารเพิ่มคุณภาพ EP นั่นคือป้องกันการเสียดสีโดยตรงของผิวโลหะ ดังนั้นจึงมักไม่ค่อยมีการแบ่งแยกความแตกต่างระหว่างสาร EP และสาร AW อย่างไรก็ตาม สารทั้งสองมีกลไกการทำงานที่แตกต่างกัน ความแตกต่างประการสำคัญที่สุดคือว่าสาร AW จะสร้างตัวเป็นชั้นบางๆ เกาะยึดบนผิวโลหะ เมื่อผิวโลหะทั้งสองเคลื่อนตัวมาเฉือนกัน (ซึ่งไม่ใช้กดทับกัน) ความหยาบของผิวโลหะจะไม่น้อยลงเหมือนกับกรณีการเกิด mild wear ของสาร EP นอกจากนี้ มีอีกสิ่งที่ต้องคำนึงถึงเป็นพิเศษคือสาร AW อาจจะมีเคมีแบบเดียวกับที่อยู่ในสาร EP จึงต้องระวังการกัดกร่อนเช่นกัน

กระบวนการผลิตจาระบี
คือส่วนที่ละเอียดอ่อนที่สุดในการทำให้จาระบีมีคุณภาพสูงหรือต่ำ ในความเป็นจริง จาระบีสองถังที่มีสูตรทางเคมีเหมือนกัน อาจจะมีคุณสมบัติไม่เหมือนกัน กระบวนการกวนผสมและกระบวนการทำให้เย็นตัวลงมีความอ่อนไหวมาก ผู้ผลิตบางรายเร่งกระบวนการผลิตจะทำให้ได้จาระบีราคาถูกคุณภาพต่ำ มีเพียงทางเดียวที่จะทำให้มั่นใจในคุณภาพของจาระบีหล่อลื่นตลับลูกปืนคือ การรับรองจากผู้ใช้จาระบีรายใหญ่ที่สุดและผู้ผลิตตลับลูกปืนรายใหญ่ที่สุดในโลก นั่นก็คือ SKF
การเลือกจาระบีด้วยโปรแกรม LubeSelect
ผู้สนใจสามารถเลือกใช้จาระบีที่เหมาะสมด้วยโปรแกรม “LubeSelect” ทางอินเตอร์เน็ตที่เว็บไซต์
www.aptitudexchange.com

ตัวอย่าง: ตลับลูกปืนเม็ดโค้งสองแถวเบอร์ 22220 E มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางใน d = 100 มม. และเส้นผ่านศูนย์นอก D = 180 มม. ทำงานที่รอบหมุน n = 500 รอบ/นาที มีอุณหภูมิทำงานที่ 90oc และทำงานวันละ 24 ชม. นอกจากนี้ สภาพการทำงานคือ ตลับลูกปืนรับน้ำหนักปานกลางและไม่มีแรงกระแทก อุณหภูมิแวดล้อมต่ำกว่า 35oc คุณสมบัติที่ต้องการเพิ่มเติมจาระบีคือป้องกันการกัดกร่อนและทนน้ำกรุณาดูรูปที่ 6

รูปที่ 6 LubeSelect input

รูปที่ 7 แสดงผลการแนะนำจาระบีของโปรแกรม LubeSelect จาระบีที่แนะนำจะมีจำนวนดาวระบุถึงความเหมาะสมในการใช้งาน ตัวอย่างเช่นจาระบี LGHB 2 มีช่วงระยะเติมที่คำนวณได้คือ 6500 ชั่วโมง มีอัตราส่วนความหนืดเท่ากับ 2.1 ที่อุณหภูมิทำงาน ส่วนรายละเอียดของปริมาณเติมและวิธีการเติมจาระบีจะกล่าวถึงในหัวข้อถัดไป

รูป 7 LubeSelect advice

การ เติมจาระบี
ตลับลูกปืนจะต้องได้รับการเติมจาระบีเพิ่ม ถ้าอายุใช้งานของจาระบีสั้นกว่าอายุประเมินของตลับลูกปืน พึงตระหนักเสมอว่าการเติมจาระบีเพิ่มจะต้องทำในขณะที่จาระบีเก่ายังอยู่ในสภาพที่ยังทำงานได้อยู่ ระยะเวลาที่ต้องเติมจาระบีเพิ่มขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย ได้แก่ ชนิดและขนาดตลับลูกปืน ความเร็วรอบ อุณหภูมิทำงาน ชนิดของจาระบี พื้นที่รอบตลับลูกปืน และสภาพแวดล้อมการทำงาน ระยะเติมจาระบีที่แนะนำสามารถระบุได้โดยอ้างอิงกฎเกณฑ์ทางสถิติเท่านั้น คำแนะนำ SKF .ใช้ประสบการณ์อ้างอิงจากข้อมูลทั้งจากการใช้งานจริงและการทดสอบหลายต่อหลายครั้ง ซึ่งระยะเติมจาระบีที่แนะนำมีความแม่นยำกว่า 99 % ว่าตลับลูกปืนยังทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือ ส่วนวิธีการปริเมินระยะเติมโดยละเอียด กรุณาติดต่อวิศวฝ่ายเทคนิคของ SKF ซึ่งมีรายละเอียดค่อนข้างมาก แต่ด้วยโปรแกรม LubeSelect การประเมินระยะเติมจาระบีจึงทำได้ง่ายดายด้วยตัวผู้ใช้งานเอง

ปริมาณเติมจาระบี
ดังที่ได้กล่าวไปบ้างแล้วในหัวข้อการหล่อลื่นด้วยจาระบี ตลับลูกปืนเมื่อเริ่มทำงานครั้งแรกจะต้องได้รับการเติมจาระบีเต็มตัว ในขณะที่เติมจาระบีเพียงบางส่วนของช่องว่างภายในตัวเสื้อ โดยเปอร์เซ็นการเติมจาระบีใส่ในช่องว่างภายในตัวเสื้อจะขึ้นอยู่กับว่า มีรูอัดจาระบีอยู่ที่ใด ดังนี้
• เติมจาระบี 40% ของปริมาตรช่องว่างภายในตัวเสื้อ เมื่อเติมผ่านด้านข้างตลับลูกปืน ดังรูปที่ 8 ด้านซ้าย
• เติมจาระบี 20 % ของปริมาตรช่องว่างภายในตัวเสื้อ เมื่อเติมผ่านร่องและรูเติมที่แหวนนอกดังรูปที่ 8 ด้านขวา

ดังที่กล่าวไว้แล้ว เมื่อตลับลูกปืนทำงานได้สักระยะหนึ่งจะต้องเติมจาระบีเพิ่ม โดยปริมาณเติมจาระบีจากด้านข้างที่เหมาะจะคำนวณได้จาก Gp = 0.005 D B และปริมาณเติมจาระบีผ่านร่องและรูเติมที่แหวนนอกคำนวณได้จาก Gp = 0.002 D B โดย : Gp คือปริมาณเติมจาระบี (กรัม)
D คือเส้นผ่านศูนย์กลางนอก (มม.)
B คือความกว้างตลับลูกปืน (มม.)
ที่ตัวเสื้อจะต้องมีหัวอัดจาระบี (Grease nipple) เพื่อให้สามารถใช้กระบอกอัดจาระบีเติมจาระบีเข้าสู่ภายในตัวเสื้อได้ ในกรณีที่ใช้ซีลแบบสัมผัสควรมีรูระบายจาระบีที่ตัวเสื้อ เพื่อป้องกันไม่ให้จาระบีส่วนเกินสร้างความดันรอบตลับลูกปืน ซึ่งส่งผลให้ตลับลูกปืนมีอุณหภูมิสูงขึ้น อนึ่ง รูระบายจาระบีควรถูกปิดไว้เมื่อมีการใช้น้ำความดันสูงมาทำความสะอาดเครื่องจักร
หลังจากทำการเติมจาระบีเพิ่มมาระยะหนึ่ง เช่น 1 หรือ 2 ปี จาระบีจะมีการสะสมและเริ่มเต็มภายในตัวเสื้อ จึงควรทำการเปลี่ยนถ่ายจาระบีใหม่ทั้งหมด [Renewing] การเติมจาระบีมีอยู่ 3 วิธีแบบแมนน่วล (เช่นใช้กระบอกอัดจาระบีหรือปั๊มจาระบี) วิธีแบบอัตโนมัติ (เช่น ใช้กระปุกจาระบีรุ่น SKF SYSTEM 24 หรือ SYSTEM Multipoint) และวิธีแบบจ่ายสารหล่อลื่นจากศูนย์ควบคุมกลาง (เช่น ระบบจ่ายสารหล่อลื่นของ VOGEL)

รูป 9 SYSTEM 24 และ SYSTEM Multipoint
ตัวอย่างจากโปรแกรม LubeSelect ดังรูปที่ 10 โดยกำหนดให้เติมจาระบีจากด้านข้าง

รูป 10 LubeSelect results

• วิธีแบบแมนน่วล เช่น ใช้กระบอกอัดจาระบีของ SKF รุ่น 1077600 ซึ่งให้ปริมาณจาระบี 1.5กรัม/สโตรก ดังนั้น ให้อัดจาระบี 1 สโตรกทุกๆ 5 วัน
• วิธีแบบอัตโนมัติ เช่น ติดตั้งกระปุกจาระบี SYSTEM 24 รุ่น LAGD 60/ HB2 ตั้งระยะจ่ายจาระบี 6 เดือน หรือ ติดตั้งอุปกรณ์เติมจาระบี SKF Multipoint รุ่น LAGD 400 ตั้งอัตราจ่ายจาระบี 0.3 กรัม/วัน

ประชาสัมพันธ์
GME – Consulting Engineer
www.gmcworkshop.com
8 ธันวาคม 2549