ГЛАВА 5. СИСТЕМЫ СМАЗКИ КОРОБОК СКОРОСТЕЙ И ПОДАЧ

Основное назначение системы смазки коробок скоростей и подач сводится к уменьшению потерь мощности на трение, сохранению точности работы, предотвращению вибраций, снижению интенсивности износа трущихся поверхностей, а также к предохранению их от заедания, задиров и коррозии.

Влияние смазки на работу механизмов, их долговечность и надежность не меньше, чем влияние конструктивных форм деталей и их расчета. Поэтому при конструировании коробок скоростей и подач вопросам выбора системы смазки следует уделять не меньшее внимание, чем остальным вопросам, возникающим при конструировании.

Система смазки коробок скоростей и подач предусматривает подвод необходимого количества смазочного материала к трущимся парам, распределение его по всей рабочей поверхности, очистку смазки, уплотняющие и контрольные устройства. Правильно спроектированная смазочная система должна гарантировать смазку подшипников, зубчатых, червячных, цепных, винтовых и прочих передач, втулок передвижных зубчатых колес, блоков и муфт, втулок паразитных колес и холостых шкивов. При этом система смазки должна быть не только надежной, но и экономичной.

5.1 Смазочные материалы

Конструкция системы смазки той или иной сборочной единицы в значительной степени зависит от примененного смазочного материала, поэтому правильный выбор вида смазки является одной из первых задач при конструировании смазочных систем и должен производиться с учетом величины удельной нагрузки, скорости движения и температуры окружающей среды. В качестве основных смазочных материалов для коробок скоростей и подач нашли применение жидкие минеральные масла, а в некоторых случаях густые (консистентные) смазки (в основном для подшипниковых сборочных единиц).

При выборе смазочных материалов следует иметь в виду следующие обстоятельства:

а) при высоких скоростях скольжения применять консистентные мази не рекомендуется ввиду их нестабильности и большого коэффициента трения;

б) жидкие масла более стабильны, чем консистентные. Поэтому их следует применять при высоких скоростях, а также при высоких и низких температурах. В этих условиях работы они не теряют своих свойств и обладают малым внутренним трением.

в) консистентные мази не требуют постоянного подвода к смазываемым деталям, так как закладываются обычно на определенный срок эксплуатации. Однако при смене смазки необходима разборка и промывка всей сборочной единицы, что не обязательно при смазке жидкими маслами;

г) защита от утечки смазки из сборочной единицы значительно проще при применении консистентных мазей, в то время как при применении жидких масел необходимо устанавливать сложные уплотняющие устройства;

д) жидкие масла требуют частого пополнения, для чего необходимо предусматривать специальные устройства.

Исходя из этого, могут быть рекомендованы следующие смазочные материалы для различных деталей коробок скоростей и подач.

5.1.1 Подшипники качения

В качестве смазочных материалов для подшипников качения могут применяться как жидкие, так и консистентные смазки. При выборе типа смазки определяющими факторами являются: скорость вращения, нагрузка на подшипник, рабочая температура сборочной единицы и состояние окружающей среды. Для подшипников, работающих при окружных скоростях до 4—5 м/с, можно использовать как жидкие, так и консистентные смазки. При больших окружных скоростях рекомендуются жидкие смазки. Чем выше скорость вращения, тем меньше должна быть вязкость жидкой смазки. Для консистентных смазок: чем выше скорость вращения, тем меньше должна быть консистентность мази.

При оценке влияния нагрузки, действующей на подшипник, следует учитывать, что устойчивость масляной пленки минеральных масел повышается с увеличением их вязкости, а для мазей с увеличением их консистентности. Поэтому чем выше нагрузка, тем большей вязкостью (консистентностью) должны обладать применяемые масла (мази).

Вязкость (или консистентность) смазок с повышением температуры понижается. Для подшипников, работающих при низких температурах (ниже 0 °С), следует выбирать жидкие смазки с точкой застывания на 15—20 °С ниже рабочей температуры и с минимальной вязкостью. Для подшипников, работающих при 70—80 °С, жидкие смазки должны обладать повышенной вязкостью, а консистентные — повышенной консистентностью. Подшипники, работающие в среде, загрязненной вредными газами, парами и другими веществами, следует смазывать консистентными мазями, если этому не препятствует скорость вращения, температура и др.

Рекомендуемые сорта минеральных масел для подшипников коробок скоростей и подач в зависимости от рабочей температуры, числа оборотов и диаметра вала указаны на диаграмме (рисунок 5.1) и в таблице 5.1.

Рисунок 5.1 - Диаграмма для выбора жидкой смазки

Просмотреть ближе

Таблица 5.1 - Рекомендуемые сорта масел для подшипников качения

Для выбора сорта консистентных мазей в зависимости от числа оборотов и рабочей температуры подшипника приводится таблица 5.2. Таблица составлена, исходя из нормальных условий работы подшипника (допустимая нагрузка при 250 об/мин и долговечность 5000 ч). При нагрузках больше нормальной следует брать мазь большей консистентности, и наоборот.

Все мази на натриевой основе можно применять только при работе подшипника в сухом помещении.

5.1.2 Подшипники скольжения

Для смазки подшипников скольжения из металлических материалов применяются жидкие и консистентные масла. Для смазки подшипников, работающих с большой удельной нагрузкой при малой скорости скольжения, можно применять консистентные смазки, приведенные в таблице 5.2, однако они не могут обеспечить наиболее благоприятного режима работы опоры в условиях жидкостного трения. Для смазки подшипников скольжения, работающих в любом режиме — от жидкостного до граничного трения, служат главным образом жидкие нефтяные масла.

Таблица 5.2 - Рекомендуемые сорта консистентных мазей для подшипников качения

Жидкая смазка по сравнению с густой имеет то преимущество, что за счет циркуляции она обеспечивает лучший отвод тепла и более равномерное распределение масла по рабочей поверхности, а также лучше удаляет от поверхности трения продукты износа.

Сорт масла назначается в зависимости от нагрузочного и скоростного режимов работы подшипника. При умеренных нагрузках и больших скоростях подшипники должны смазываться маслами средней вязкости. Сильно нагруженные подшипники при рабочей температуре > 60 °С следует смазывать маслами повышенной вязкости. Рекомендуемые сорта масел для смазывания подшипников скольжения перечислены в таблице 5.3.

Таблица 5.3 - Масла для смазывания подшипников скольжения

5.1.3 Зубчатые передачи

В качестве смазочных материалов для зубчатых передач применяют почти исключительно жидкие минеральные масла, и лишь в исключительных случаях для смазки открытых, как правило, тихоходных зубчатых передач применяют графитные мази или солидол УС-2 (Л), смешанный с 10 % графита. Выбор сорта минерального масла производится в зависимости от условий работы коробок скоростей и подач: передаваемой мощности, окружной скорости в зацеплении, а также температуры масла в картере коробок. При высоконагруженных передачах масло выбирается с большей вязкостью. Чем выше окружная скорость в зацеплении, тем меньшей вязкости масло необходимо применять и, наоборот, чем меньше окружная скорость, тем с большей вязкостью требуется масло. С увеличением вязкости смазки можно значительно увеличить нагрузочную способность зубчатых передач и их долговечность, что имеет большое экономическое значение. От повышения температуры вязкость масла резко падает, что также нужно учитывать при выборе начальной его вязкости. При недостаточной начальной вязкости масла и увеличении температуры в картере коробок скоростей и подач может произойти задир рабочих поверхностей зубьев. Рабочая температура масла в картере коробок скоростей и подач не должна превышать +50 °С.

Учитывая эти положения, для смазки зубчатых передач могут быть рекомендованы сорта масел, указанные в таблице 5.4. Кроме вязкости масла, на выбор смазки зубчатых колес большое влияние оказывает его маслянистость — способность образовывать на поверхности трения прочные абсорбированные пленки с пониженным сопротивлением сдвига. Учет маслянистости при выборе масла обеспечивает минимальный износ зубчатых передач. Для тяжелонагруженных сравнительно тихоходных зубчатых передач (давление в полюсе зацепления больше 5000 кг/см², окружная скорость меньше 10 м/с) масло должно быть повышенной маслянистости. Поэтому для этих условий выбор масла можно рекомендовать производить по таблице 5.5.

Таблица 5.4 - Масла для смазки зубчатых передач

Таблица 5.5 - Выбор масла в зависимости от удельного давления

5.1.4 Червячные передачи

Для смазки ответственных закрытых червячных передач применяются минеральные масла различной вязкости, которые выбираются в зависимости от скорости скольжения и условий работы.

Для повышения надежности червячных передач против заедания рекомендуется применять наиболее вязкую смазку, при которой еще не слишком велики потери мощности на размешивание и разбрызгивание масла. Противозадирные свойства смазки повышаются прибавлением к минеральному маслу 3—10% растительных масел или животных жиров. При ориентировочном выборе масла для смазки червячных передач рекомендуется пользоваться таблицей 5.6. Общие соображения при выборе вязкости масла для смазки червячных передач подобны тем, которые кладутся в основу при выборе смазки для зубчатых передач.

Таблица 5.6 - Рекомендуемые сорта масел для червячных передач

Консистентные смазки можно применять только для смазки открытых и неответственных передач.

5.1.5 Цепные передачи

Смазка цепей является одним из важнейших факторов, влияющих на их работоспособность и долговечность.

Масляная пленка в шарнире звена цепи уменьшает работу сил трения, смягчает удары и стабилизирует рабочую температуру звеньев цепи.

Преимущественно применяются легкие масла: вязкость масла должна быть тем выше, чем больше удельное давление. В открытых тихоходных цепных передачах (υ ≤ 4 м/с) возможно применение как жидких, так и консистентных смазок (УС_сА). Для передач, работающих с повышенной скоростью (υ>4 м/с), смазка цепей рекомендуется только минеральными маслами следующих марок: индустриальное 45, индустриальное 50, трансмиссионное автомобильное ТА_П 15 и др.

5.1.6 Винтовые передачи

Для ходовых винтов преимущественно используется жидкая смазка. Для их смазки рекомендуется применять масла индустриальные 30 или 45.