Przegrzewanie przekładni: przyczyny i wpływ niewłaściwego smarowania

Wzrost temperatury przekładni o kilkanaście stopni powyżej normy rzadko bywa przypadkiem. To sygnał, że w układzie smarowania dzieje się coś, co prędzej czy później doprowadzi do awarii łożysk, zębów koła zębatego lub samego oleju. Zrozumienie, skąd bierze się nadmierne ciepło i jak reaguje na nie smar, pozwala zareagować zanim temperatura przełoży się na kosztowny przestój. Sprawdź, skąd bierze się przegrzewanie przekładni i jakie smary przekładniowe wykorzystać.

Dlaczego przekładnia się przegrzewa? Najczęstsze przyczyny

Najczęstszą przyczyną przegrzewania przekładni jest przeciążenie mechaniczne, czyli praca urządzenia powyżej parametrów, dla których zostało zaprojektowane. Każde dodatkowe obciążenie zwiększa tarcie między zębami oraz w łożyskach, co wprost przekłada się na wzrost temperatury pracy całego mechanizmu.

Drugą istotną przyczyną są problemy z samym układem smarowania. Zbyt mała ilość oleju, niewłaściwa lepkość dobrana do warunków pracy lub zastosowanie produktu niezgodnego z zaleceniami producenta przekładni. Smar przekładniowy o zbyt niskiej lepkości nie buduje wystarczająco grubego filmu smarowego, co prowadzi do częściowego kontaktu metal-metal i gwałtownego wzrostu temperatury w strefie zazębienia.

Nie bez znaczenia pozostają też czynniki konstrukcyjne i eksploatacyjne, w tym niewyosiowanie wałów, zużyte łożyska generujące dodatkowe opory, zabrudzone lub uszkodzone uszczelnienia pozwalające na wnikanie zanieczyszczeń, a także niedrożne lub zanieczyszczone układy chłodzenia w większych przekładniach wyposażonych w chłodnice oleju. 

Każdy z tych czynników osobno może wydawać się drobny, jednak w połączeniu z niewłaściwym smarowaniem skumulowany efekt prowadzi do przegrzania znacznie szybciej, niż wynikałoby to z pojedynczej przyczyny.

Jak niewłaściwe smarowanie wpływa na temperaturę przekładni?

Olej przekładniowy pełni dwie podstawowe funkcje: 

1. oddziela powierzchnie metalowe filmem smarowym, 
2. odprowadza ciepło powstające w strefie zazębienia i w łożyskach. 

Gdy smar nie spełnia prawidłowo którejkolwiek z tych funkcji, temperatura przekładni rośnie niezależnie od tego, czy samo obciążenie mechaniczne pozostaje w normie.

Zastosowanie oleju przekładniowego o niewłaściwej lepkości jest jednym z najczęstszych błędów prowadzących do przegrzewania. Zbyt rzadki olej nie wytrzymuje nacisku w strefie kontaktu zębów, co skutkuje częściowym zanikiem filmu smarowego i bezpośrednim tarciem metalu o metal. Zbyt gęsty olej z kolei generuje nadmierny opór wewnętrzny podczas pracy przekładni, co samo w sobie podnosi temperaturę, szczególnie przy rozruchu w niskich temperaturach otoczenia.

Równie istotny jest stan samego dodatku przeciwzatarciowego. Starzejący się lub zdegradowany olej traci zdolność tworzenia trwałej warstwy ochronnej, przez co przekładnia pracuje z większym tarciem wewnętrznym nawet przy prawidłowym poziomie i lepkości oleju. W praktyce oznacza to, że sam fakt obecności oleju w skrzyni przekładniowej nie gwarantuje prawidłowego smarowania, jeśli produkt utracił swoje właściwości w wyniku utleniania, zanieczyszczenia wodą lub zbyt długiego okresu eksploatacji bez wymiany.

Sprawdź rozwiązania Almasol®, Monolec®, Duolec® i Quinplex®, opracowane z myślą o ochronie elementów maszyn przed zużyciem, wysokim obciążeniem, temperaturą, wodą i korozją. Postaw na współpracę z Bamex. 

Zbyt niski i zbyt wysoki poziom oleju – wpływ na pracę przekładni

Poziom oleju w skrzyni przekładniowej ma bezpośredni wpływ na skuteczność smarowania i chłodzenia mechanizmu, a odchylenie w obie strony od zalecanej wartości prowadzi do odmiennych, lecz równie poważnych konsekwencji.

Zbyt niski poziom oleju oznacza, że część elementów zębatych lub łożysk nie jest w ogóle zanurzona w smarze lub nie otrzymuje go w wystarczającej ilości w trybie natryskowym. Prowadzi to do miejscowego przegrzewania, przyspieszonego zużycia zębów oraz ryzyka zatarcia w newralgicznych punktach przekładni. Niedobór oleju ogranicza też zdolność układu do odprowadzania ciepła, ponieważ mniejsza objętość smaru szybciej nagrzewa się do temperatury krytycznej.

Zbyt wysoki poziom oleju bywa równie szkodliwy, choć z innego powodu. Nadmiar oleju powoduje, że obracające się elementy zębate wzbijają go intensywniej niż to konieczne, co generuje dodatkowe opory hydrauliczne, zwane stratami tarcia smarowego. Efektem jest niepotrzebny wzrost temperatury pracy przekładni oraz spadek sprawności energetycznej całego układu napędowego, mimo że sam olej jest obecny w nadmiarze, a nie w niedoborze.

Warto wiedzieć! 

Prawidłowy poziom oleju w przekładni ślimakowej lub stożkowej może różnić się od poziomu typowego dla przekładni walcowej ze względu na odmienną geometrię zazębienia, dlatego kontrolę warto zawsze opierać na dokumentacji technicznej konkretnego urządzenia, a nie na uniwersalnych wytycznych.

Jak wysoka temperatura oleju przekładniowego wpływa na jego właściwości?

Każdy olej przekładniowy ma określony zakres temperatur, w którym zachowuje optymalne właściwości smarne. Przekroczenie tego zakresu uruchamia proces utleniania, który przyspiesza się wykładniczo wraz ze wzrostem temperatury. Przyjmuje się, że każde dodatkowe 10°C powyżej zalecanej temperatury pracy skraca żywotność oleju nawet o połowę.

Utleniony olej traci swoją pierwotną lepkość, zwykle w kierunku jej wzrostu, ponieważ produkty utleniania tworzą lepkie osady i szlamy, które zagęszczają strukturę smaru. Jednocześnie dodatki przeciwzatarciowe i przeciwzużyciowe ulegają rozkładowi termicznemu, przez co olej przestaje skutecznie chronić powierzchnie metalowe mimo zachowania pozornie akceptowalnej lepkości.

Wysoka temperatura przyspiesza też odparowywanie lżejszych frakcji oleju bazowego, co dodatkowo zmienia jego charakterystykę lepkościową, oraz sprzyja powstawaniu kwasów organicznych, które z czasem prowadzą do korozji wewnętrznych elementów przekładni. W skrajnych przypadkach przegrzany olej traci zdolność do oddzielania się od wody, która mogła przedostać się do skrzyni przekładniowej, co jeszcze bardziej pogarsza warunki smarowania i zamyka błędne koło. Wyższa temperatura prowadzi do gorszego smarowania, a gorsze smarowanie generuje jeszcze więcej ciepła.

Jak zapobiegać przegrzewaniu przekładni?

Skuteczna profilaktyka przeciwdziałająca przegrzewaniu przekładni opiera się na kilku uzupełniających się działaniach. Podstawą jest dobór oleju o odpowiedniej lepkości i pakiecie dodatków, zgodnym z zaleceniami producenta przekładni oraz rzeczywistymi warunkami pracy, w tym obciążeniem i temperaturą otoczenia.

Równie istotna jest regularna kontrola poziomu oleju oraz jego stanu technicznego. Okresowa analiza próbek pozwala wykryć wczesne oznaki utleniania, zanieczyszczenia wodą czy obecności cząstek metalicznych świadczących o zużyciu zębów lub łożysk, zanim problem przełoży się na widoczny wzrost temperatury pracy.

Nie można też pomijać elementów mechanicznych towarzyszących smarowaniu, a więc drożności i czystości układów chłodzenia w przekładniach wyposażonych w chłodnice, stanu uszczelnień zapobiegających wnikaniu zanieczyszczeń oraz prawidłowego wyosiowania wałów, które ogranicza dodatkowe opory i nierównomierne obciążenie zębów. W przypadku przekładni pracujących w trudnych warunkach, na przykład przy wysokiej temperaturze otoczenia lub dużych wahaniach obciążenia, warto rozważyć zastosowanie oleju o podwyższonej stabilności termicznej, zaprojektowanego specjalnie z myślą o takich zastosowaniach.

Przyczyny przegrzewania przekładni i sposoby ograniczania problemu

Przyczyna przegrzewania	Mechanizm działania	Sposób ograniczenia problemu
Przeciążenie mechaniczne	Wzrost tarcia w zazębieniu i łożyskach	Dostosowanie obciążenia do parametrów przekładni, kontrola punktu pracy
Niewłaściwa lepkość oleju	Zanik filmu smarowego lub nadmierny opór wewnętrzny	Dobór lepkości zgodnie z zaleceniami producenta i warunkami pracy
Zdegradowany lub przestarzały olej	Utrata właściwości dodatków przeciwzatarciowych	Regularna wymiana oleju i okresowa analiza jego stanu
Zbyt niski poziom oleju	Niedostateczne smarowanie i chłodzenie elementów	Systematyczna kontrola poziomu, uzupełnianie zgodnie z normą
Zbyt wysoki poziom oleju	Nadmierne straty tarcia smarowego, wzbijanie oleju	Utrzymanie poziomu zgodnego z dokumentacją techniczną urządzenia
Niedrożny układ chłodzenia	Ograniczone odprowadzanie ciepła ze zbiornika oleju	Regularne czyszczenie i konserwacja chłodnic oleju
Niewyosiowanie wałów	Dodatkowe opory i nierównomierne obciążenie zębów	Okresowa kontrola geometrii ustawienia wałów

Dobierz odpowiedni środek smarny do swojej przekładni

Przegrzewanie przekładni niemal zawsze ma więcej niż jedną przyczynę, dlatego skuteczne rozwiązanie problemu wymaga analizy zarówno warunków pracy urządzenia, jak i właściwości stosowanego oleju. Zespół Bamex, jako autoryzowany dystrybutor Lubrication Engineers, pomoże dobrać olej przekładniowy odpowiedni do Twojego typu urządzenia oraz warunków eksploatacji, ograniczając ryzyko przegrzewania i przedwczesnego zużycia komponentów. Skontaktuj się z nami, aby omówić dobór smaru dla przekładni pracujących w Twoim zakładzie.