การวิเคราะห์สภาพแวดล้อมอุณหภูมิต่ำและอุณหภูมิสูงของตลับลูกปืนที่หล่อลื่นด้วยจารบี

โดยทั่วไปแล้ว จาระบีหล่อลื่นเหมาะสำหรับการใช้งานที่ความเร็วต่ำถึงปานกลาง ซึ่งอุณหภูมิการทำงานของตลับลูกปืนต่ำกว่าอุณหภูมิจำกัดของจาระบี จาระบีหล่อลื่นตลับลูกปืนชนิดลดแรงเสียดทานไม่เหมาะสำหรับการใช้งานทุกประเภท จาระบีแต่ละชนิดมีประสิทธิภาพและคุณสมบัติที่จำกัด จาระบีประกอบด้วยน้ำมันพื้นฐาน สารเพิ่มความข้น และสารเติมแต่ง จาระบีหล่อลื่นตลับลูกปืนมักประกอบด้วยน้ำมันพื้นฐานปิโตรเลียมที่เพิ่มความข้นด้วยสบู่โลหะบางชนิด ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีการเติมสารเพิ่มความข้นทั้งแบบอินทรีย์และอนินทรีย์ลงในน้ำมันพื้นฐานสังเคราะห์ ตารางที่ 26 สรุปส่วนประกอบของจาระบีทั่วไป ตารางที่ 26 ส่วนประกอบของจาระบี น้ำมันพื้นฐาน สารเพิ่มความข้น จาระบี น้ำมันแร่ สารเอสเทอร์ไฮโดรคาร์บอนสังเคราะห์ น้ำมันเพอร์ฟลูออริเนต ซิลิโคน ลิเธียม อะลูมิเนียม แบเรียม แคลเซียม และสบู่ผสม อนุภาคที่ไม่มีกลิ่น (อนินทรีย์) กาว (ดินเหนียว) คาร์บอนแบล็ก ซิลิกาเจล PTFE สารประกอบโพลียูเรีย (อินทรีย์) ปราศจากสบู่ สารยับยั้งสนิม สีย้อม สารทำให้เหนียว สารทำให้โลหะคงตัว สารต้านอนุมูลอิสระ สารเติมแต่งป้องกันการสึกหรอจากแรงกดสูง จาระบีที่มีส่วนประกอบของแคลเซียมและอะลูมิเนียมมีคุณสมบัติต้านทานน้ำได้ดีเยี่ยม เหมาะสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมที่ต้องการป้องกันการซึมผ่านของความชื้น จารบีที่ทำจากลิเธียมมีประโยชน์หลากหลายและเหมาะสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมและลูกปืนปลายล้อ
น้ำมันพื้นฐานสังเคราะห์ เช่น เอสเทอร์ เอสเทอร์อินทรีย์ และซิลิโคน เมื่อใช้ร่วมกับสารเพิ่มความข้นและสารเติมแต่งที่ใช้กันทั่วไป อุณหภูมิการทำงานสูงสุดมักจะสูงกว่าอุณหภูมิการทำงานสูงสุดของน้ำมันปิโตรเลียม ช่วงอุณหภูมิการทำงานของจาระบีสังเคราะห์อาจอยู่ระหว่าง -73°C ถึง 288°C ลักษณะทั่วไปของสารเพิ่มความข้นที่มักใช้กับน้ำมันปิโตรเลียมมีดังนี้ ตารางที่ 27 ลักษณะทั่วไปของสารเพิ่มความข้นที่ใช้ร่วมกับน้ำมันปิโตรเลียม สารเพิ่มความข้น จุดหยดตัวโดยทั่วไป อุณหภูมิสูงสุด ความต้านทานน้ำ เมื่อใช้สารเพิ่มความข้นในตารางที่ 27 ร่วมกับน้ำมันไฮโดรคาร์บอนสังเคราะห์หรือเอสเทอร์ อุณหภูมิการทำงานสูงสุดจะเพิ่มขึ้นประมาณ 10°C
°C °F °C °F
ลิเธียม 193 380 121 250 ดี
ลิเธียมคอมเพล็กซ์ 260+ 500+ 149 300 ดี
ฐานอลูมิเนียมคอมโพสิต 249 480 149 300 ดีเยี่ยม
แคลเซียมซัลโฟเนต 299 570 177 350 ดีเยี่ยม
โพลียูเรีย 260 500 149 300 ดี
การใช้โพลียูเรียเป็นสารเพิ่มความข้นเป็นหนึ่งในพัฒนาการที่สำคัญที่สุดในวงการหล่อลื่นมากว่า 30 ปี จาระบีโพลียูเรียมีประสิทธิภาพดีเยี่ยมในการใช้งานกับตลับลูกปืนหลากหลายประเภท และได้รับการยอมรับว่าเป็นสารหล่อลื่นเบื้องต้นสำหรับตลับลูกปืนแบบลูกปืนในระยะเวลาอันสั้น อุณหภูมิต่ำ ในสภาวะอุณหภูมิต่ำ แรงบิดเริ่มต้นของตลับลูกปืนที่หล่อลื่นด้วยจาระบีมีความสำคัญอย่างยิ่ง จาระบีบางชนิดสามารถทำงานได้ตามปกติเฉพาะในขณะที่ตลับลูกปืนทำงาน แต่จะทำให้เกิดแรงต้านทานการสตาร์ทของตลับลูกปืนมากเกินไป ในเครื่องจักรขนาดเล็กบางเครื่อง จาระบีอาจไม่สตาร์ทเมื่ออุณหภูมิต่ำมาก ในสภาพแวดล้อมการทำงานเช่นนี้ จาระบีจึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องมีคุณสมบัติในการสตาร์ทที่อุณหภูมิต่ำ หากช่วงอุณหภูมิการทำงานกว้าง จาระบีสังเคราะห์มีข้อได้เปรียบที่ชัดเจน จาระบียังสามารถทำให้แรงบิดเริ่มต้นและแรงบิดขณะทำงานต่ำมากที่อุณหภูมิต่ำถึง -73°C ในบางกรณี จาระบีเหล่านี้มีประสิทธิภาพดีกว่าน้ำมันหล่อลื่นในเรื่องนี้ ประเด็นสำคัญของจาระบีคือ แรงบิดเริ่มต้นไม่ได้ขึ้นอยู่กับความสม่ำเสมอของจาระบีหรือประสิทธิภาพโดยรวมเสมอไป แรงบิดเริ่มต้นนั้นขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของจารบีแต่ละชนิด และจะถูกกำหนดโดยประสบการณ์
อุณหภูมิสูง: ขีดจำกัดอุณหภูมิสูงของจาระบีสมัยใหม่มักเป็นผลมาจากเสถียรภาพทางความร้อนและความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันของน้ำมันพื้นฐาน และประสิทธิภาพของสารยับยั้งการเกิดออกซิเดชัน ช่วงอุณหภูมิของจาระบีถูกกำหนดโดยจุดหยดของสารเพิ่มความข้นของจาระบีและองค์ประกอบของน้ำมันพื้นฐาน ตารางที่ 28 แสดงช่วงอุณหภูมิของจาระบีภายใต้สภาวะต่างๆ ของน้ำมันพื้นฐาน หลังจากการทดลองกับตลับลูกปืนที่หล่อลื่นด้วยจาระบีเป็นเวลาหลายปี วิธีการทดลองเชิงประจักษ์แสดงให้เห็นว่าอายุการใช้งานของจาระบีหล่อลื่นจะลดลงครึ่งหนึ่งทุกๆ การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ 10°C ตัวอย่างเช่น หากอายุการใช้งานของจาระบีที่อุณหภูมิ 90°C คือ 2,000 ชั่วโมง เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นถึง 100°C อายุการใช้งานจะลดลงเหลือประมาณ 1,000 ชั่วโมง ในทางกลับกัน หลังจากลดอุณหภูมิลงเหลือ 80°C อายุการใช้งานคาดว่าจะถึง 4,000 ชั่วโมง