การวิเคราะห์สภาพแวดล้อมอุณหภูมิต่ำและอุณหภูมิสูงของตลับลูกปืนที่หล่อลื่นด้วยจาระบี

โดยทั่วไปแล้ว การหล่อลื่นด้วยจาระบีเหมาะสำหรับงานที่มีความเร็วต่ำถึงปานกลาง ซึ่งอุณหภูมิการทำงานของแบริ่งต่ำกว่าอุณหภูมิขีดจำกัดของจาระบี ไม่มีจาระบีกันเสียดทานชนิดใดที่เหมาะสำหรับงานทุกประเภท จาระบีแต่ละชนิดมีประสิทธิภาพและคุณลักษณะที่จำกัด จาระบีประกอบด้วยน้ำมันพื้นฐาน สารเพิ่มความหนืด และสารเติมแต่ง จาระบีแบริ่งมักมีน้ำมันพื้นฐานเป็นปิโตรเลียมที่ทำให้ข้นด้วยสบู่โลหะบางชนิด ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ได้มีการเพิ่มสารเพิ่มความหนืดอินทรีย์และอนินทรีย์ลงในน้ำมันพื้นฐานสังเคราะห์ ตารางที่ 26 สรุปส่วนประกอบของจาระบีทั่วไป ตารางที่ 26 ส่วนประกอบของจาระบี น้ำมันพื้นฐาน สารเพิ่มความหนืด สารเติมแต่ง จาระบี น้ำมันแร่ สารเอสเตอร์ไฮโดรคาร์บอนสังเคราะห์ น้ำมันเพอร์ฟลูออริเนต ซิลิโคน ลิเธียม อะลูมิเนียม แบเรียม แคลเซียม และสารประกอบสบู่ อนุภาคไร้กลิ่น (อนินทรีย์) กาว (ดินเหนียว) คาร์บอนแบล็ก ซิลิกาเจล PTFE สารประกอบโพลียูเรียปราศจากสบู่ (อินทรีย์) สารยับยั้งการเกิดสนิม สีย้อม สารเพิ่มความเหนียว สารทำให้โลหะเฉื่อย สารต้านอนุมูลอิสระ สารป้องกันการสึกหรอ สารเพิ่มแรงดันสูง จาระบีที่มีแคลเซียมและอะลูมิเนียมเป็นส่วนประกอบหลักมีความทนทานต่อน้ำได้ดีเยี่ยม เหมาะสำหรับงานอุตสาหกรรมที่ต้องการป้องกันความชื้น จาระบีลิเธียมมีประโยชน์ใช้สอยหลากหลายและเหมาะสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมและตลับลูกปืนล้อ
น้ำมันพื้นฐานสังเคราะห์ เช่น เอสเทอร์ เอสเทอร์อินทรีย์ และซิลิโคน เมื่อใช้ร่วมกับสารเพิ่มความหนืดและสารเติมแต่งที่ใช้กันทั่วไป อุณหภูมิใช้งานสูงสุดมักจะสูงกว่าอุณหภูมิใช้งานสูงสุดของน้ำมันที่มาจากปิโตรเลียม ช่วงอุณหภูมิใช้งานของจาระบีสังเคราะห์สามารถอยู่ระหว่าง -73°C ถึง 288°C ต่อไปนี้เป็นลักษณะทั่วไปของสารเพิ่มความหนืดที่ใช้กันทั่วไปกับน้ำมันที่มาจากปิโตรเลียม ตารางที่ 27 ลักษณะทั่วไปของสารเพิ่มความหนืดที่ใช้กับน้ำมันที่มาจากปิโตรเลียม สารเพิ่มความหนืด จุดหลอมเหลวทั่วไป อุณหภูมิสูงสุด ความต้านทานต่อน้ำ การใช้สารเพิ่มความหนืดในตารางที่ 27 ร่วมกับน้ำมันไฮโดรคาร์บอนสังเคราะห์หรือน้ำมันพื้นฐานเอสเทอร์ จะสามารถเพิ่มอุณหภูมิใช้งานสูงสุดได้ประมาณ 10°C
°C °F °C °F
ลิเธียม 193 380 121 250 ดี
ลิเธียมคอมเพล็กซ์ 260+ 500+ 149 300 ดี
ฐานอลูมิเนียมคอมโพสิต 249 480 149 300 คุณภาพเยี่ยม
แคลเซียมซัลโฟเนต 299 570 177 350 ดีเยี่ยม
โพลียูเรีย 260 500 149 300 ดี
การใช้โพลียูเรียเป็นสารเพิ่มความหนืดเป็นหนึ่งในการพัฒนาที่สำคัญที่สุดในด้านการหล่อลื่นมานานกว่า 30 ปี จาระบีโพลียูเรียแสดงประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมในการใช้งานตลับลูกปืนหลากหลายประเภท และในเวลาอันสั้นก็ได้รับการยอมรับว่าเป็นสารหล่อลื่นก่อนการหล่อลื่นตลับลูกปืน อุณหภูมิต่ำ ภายใต้สภาวะอุณหภูมิต่ำ แรงบิดเริ่มต้นของตลับลูกปืนที่หล่อลื่นด้วยจาระบีมีความสำคัญมาก จาระบีบางชนิดสามารถทำงานได้ตามปกติเมื่อตลับลูกปืนทำงาน แต่จะทำให้เกิดแรงต้านมากเกินไปในการเริ่มต้นการทำงานของตลับลูกปืน ในเครื่องจักรขนาดเล็กบางชนิด อาจไม่สามารถสตาร์ทได้เมื่ออุณหภูมิต่ำมาก ในสภาพแวดล้อมการทำงานเช่นนี้ จำเป็นต้องใช้จาระบีที่มีคุณสมบัติในการเริ่มต้นการทำงานที่อุณหภูมิต่ำ หากช่วงอุณหภูมิการทำงานกว้าง จาระบีสังเคราะห์จะมีข้อได้เปรียบที่ชัดเจน จาระบียังคงสามารถทำให้แรงบิดเริ่มต้นและแรงบิดในการทำงานต่ำมากที่อุณหภูมิต่ำถึง -73°C ในบางกรณี จาระบีเหล่านี้มีประสิทธิภาพดีกว่าสารหล่อลื่นในแง่นี้ จุดสำคัญเกี่ยวกับจาระบีคือ แรงบิดเริ่มต้นไม่จำเป็นต้องขึ้นอยู่กับความหนืดหรือประสิทธิภาพโดยรวมของจาระบีเสมอไป แรงบิดเริ่มต้นนั้นขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพเฉพาะของจาระบีแต่ละชนิด และต้องอาศัยประสบการณ์ในการกำหนด
อุณหภูมิสูง: ขีดจำกัดอุณหภูมิสูงของจาระบีสมัยใหม่โดยทั่วไปขึ้นอยู่กับความเสถียรทางความร้อนและความต้านทานต่อการออกซิเดชันของน้ำมันพื้นฐานและประสิทธิภาพของสารยับยั้งการออกซิเดชัน ช่วงอุณหภูมิของจาระบีถูกกำหนดโดยจุดหลอมเหลวของสารเพิ่มความหนืดและองค์ประกอบของน้ำมันพื้นฐาน ตารางที่ 28 แสดงช่วงอุณหภูมิของจาระบีภายใต้สภาวะน้ำมันพื้นฐานต่างๆ หลังจากการทดลองกับตลับลูกปืนที่หล่อลื่นด้วยจาระบีเป็นเวลาหลายปี วิธีการเชิงประจักษ์แสดงให้เห็นว่าอายุการใช้งานของจาระบีจะลดลงครึ่งหนึ่งทุกๆ 10°C ที่อุณหภูมิเพิ่มขึ้น ตัวอย่างเช่น หากอายุการใช้งานของจาระบีที่อุณหภูมิ 90°C คือ 2000 ชั่วโมง เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นเป็น 100°C อายุการใช้งานจะลดลงเหลือประมาณ 1000 ชั่วโมง ในทางกลับกัน หลังจากลดอุณหภูมิลงเหลือ 80°C อายุการใช้งานคาดว่าจะถึง 4000 ชั่วโมง