125508 (Смазка оборудования на металлургических предприятиях), страница 2

Таблица 2. Периодичность смены и добавления смазочного масла в ванны закрытых передач.

Емкость ванны с маслом, кг	Периодичность смены масла, дни		Периодичность между добавлениями смазочного масла, дни в условиях работы						Сбор отработанного масла, % (к залитому свежему)
			нормальные		тяжелые	нормальные		тяжелые
			хорошее уплотнение			удовлетворительное уплотнение
<5	90/60 *	15		10	7		5	80—85
5—10	90/60	18		10	8		6	85—88
10—15	90/60	20		12	9		7	88—90
15—20	120/90	25		15	10		8	90—92
20—30	120/90	25		15	11		9	92—93
30—50	120/90	30		20	12		10	93—94
50—75	180/120	30		20	14		11	94—95
75-100	180/120	40		25	17		14	95—96
100-500	180/120	45		30	20		16	95—96
500-1000	180/120	60		40	30		20	95—96
> 1000	240/180	80		60	40		30	95—96

* В числителе —для нормальных условий; в знаменателе — для пыльных условий.

чтобы отвести теплоту, выделенную при трении; Q_{тр. зац.}— количество теплоты, выделяемой при трении в зацеплении, Вт; с_- удельная теплоемкость масла, равная 1,675—2,093 кДж/(кг*град); ρ — плотность масла, равная 0,90—0,95; Δt _м - допускаемое повышение температуры масла, равное 5—8 °С; η_м - коэффициент использования масла, составляющий 0,5—0,8 (меньшие значения берут при подводе масла снизу вверх).

Для ориентировочного определения количества циркуляционного масла на практике пользуются следующими эмпирическими данными: на потерянную мощность (0,736 кВт) требуется от 4 до 5 л/мин масла. В США для этой цели пользуются следующими данными: количество масла Q_м.зац= 4,456 (0,006*N_подв+3) л/мин; на 100 мм длины зуба требуется ~ 6 л/мин масла.

Конические передачи. При расчете количества масла для конических передач с прямым и косым зубьями пользуются теми же формулами, что и для цилиндрических передач, в которых, числа зубьев заменяют приведенными числами зубьев конической шестерни и колеса.

Д ля правильного смазывания зубчатых передач очень важно выбрать масло такого сорта, чтобы оно при рабочей температуре ванны с жидким смазочным материалом хорошо прилипало бы к зубьям. Короче говоря, правильно выбранное масло хорошо удерживается на поверхности зубьев, образуя вокруг зубчатой передачи масляную оболочку. В то же время следует напомнить, что высоковязкие смазочные масла при низких температурах теряют текучесть, в результате чего окунающиеся колеса перестают захватывать их зубьями (рис.1). Масловязкие масла же с повышением температуры разжижаются настолько, что при погружении колеса в ванну с жидким смазочным материалом разбрызгиваются в стороны и очень слабо задерживаются на зубьях. Естественно, что как одни, так и другие масла не мот обеспечить качественного смазывания зубчатых передач. При перекатывании зубьев одного по другому их контактные площадки изменяются по величине и работают в условиях граничной или в лучшем случае полужидкостной смазки.

Рис. 1. Поведение различных масел и смазочной пленки при смазывании зубчатых колес.

Допустим, что зуб 2 при вращении ведущего колеса по часовой стрелке входит в зацепление с зубом 3 ведомого колеса и между их соприкасающимися поверхностями имеется слой смазочного материала б. Когда спаренные зубья 2 и 3 входят в дальнейшее зацепление, на их контактных площадках действуют как трение качения, гак и трение скольжения.

По мере продолжения зацепления зубья 2 и 3 достигают центра зацепления в и контакт между ними возможен только по линии. В этот короткий промежуток времени действует только трение качения, а слой смазочного материала б испытывает наибольшее давление в месте контакта, в результате чего масло отжимается от центра в к вершинам 4 зубьев. Когда зубья 2 и 3 начинают расцепляться, трение качения уступает место комбинированному действию качения и скольжения, а слой смазочного материала отжимается к вершине зуба 3 и толщина его заметно уменьшается.

При правильно выбранном режиме смазывания для всех типов зубчатых колес можно достичь такой их работы, при которой устраняются все причины для разрыва или повреждении смазочной пленки в местах контакта зубьев даже при предельно большой нагрузке на зубчатую передачу.

Влияние различных смазочных масел на повышение допустимой нагрузки и предохранения зубьев от изнашивания зависит главным образом от их вязкости: чем выше вязкость, тем благоприятнее его влияние на уменьшение изнашивании. Одним и тем же смазочным материалом не рекомендуется смазывать зубчатые передачи редуктора и его подшипники. Эксплуатировать передачи при использовании масла П-28 и авиационных масел также не рекомендуется, поскольку малейшие удары или вибрация могут интенсивное их заедание. Повышение вязкости масла путем уменьшения температуры в зоне контакта при одном и том же сорте масла всегда приводит к предупреждению и снижению появления питтингования зуба.

На выкрашивание металла большое влияние оказывают смазочные свойства масла (или маслянистость). При одинаковой вязкости двух масел лучшим является то, которое обладает большей маслянистостью. Приведем конкретный пример. Масло марки П-28 и цилиндровое 24, обладая почти одинаковой вязкостью, по-разному влияют на работу тяжелонагруженных передач. В частности, на металлургических предприятиях в шестеренных клетях предпочитают применять менее вязкое масло (цилиндровое 24), но обладающее большей маслянистостью, чем масло П-28. Явление начинающегося питтинга наблюдали на зубьях шестерен шестеренной клети среднелистового стана 2300, которые смазывали маслом П-28. В частности, питтинг прекратился после замены масла П-28 цилиндровым маслом 24, которое по маслянистости превосходит масло П-28.

Мощность, которую в состоянии безопасно (с точки зрения излома) передать одна и та же зубчатая передача, может колебаться в зависимости от качества смазочного материала, существенно изменяясь (почти в два раза). Большое влияние на работу зубчатых передач оказывает добавление присадок к смазочным маслам. Применение, например, противозадирных присадок позволяет повысить предельную допустимую нагрузку на передачу в несколько раз. Установлено, что если обкатку колес осуществляют на маслах с присадками, а затем эти масла заменяют базовыми маслами, то нагрузка, при которой возможно заедание, увеличивается на 25—30% по сравнению с нагрузкой при применении масла без противоизносной и противозадирной присадок. В отдельных случаях наличие противозадирной присадки в масле позволяет увеличить нагрузку заедания до 200—240%. В качестве легирующих присадок могут служить следующие соединения: дисульфид молибдена, титана, урана, циркония, оксид свинца, диселент вольфрама, пластмассовые покрытия и др. Хорошими смазочными свойствами обладает графит.

Эффективность влияния присадок на изменение нагрузки заедания во многом зависит от материала зубчатых колес. При прочих равных условиях сопротивляемость заеданию возрастает с увеличением содержания в стали хрома и молибдена и снижается при повышении содержания никеля.

Материал, имеющий после закалки грубую мартенситную структуру, оказывает большую сопротивляемость заеданию при использовании масла средней вязкости, а передачи, изготовленные из более мелкозернистого материала большей твердости, требуют применения масел малой вязкости с добавлением противоизносных и прогивозадирных присадок. Азотирование повышает сопротивляемость, но увеличивает возможность отслаивания. После цианирования наблюдают заедание трущихся поверхностей. Сопротивление заеданию увеличивается вдвое, если зубья покрыты фосфатами железа и марганца, а также серебром, оловом или бронзой.

Наилучшими противозадирными свойствами обладают нафтеновые масла, несколько худшими — парафиновые, а светлые масла высокой очистки (при соответствующей вязкости) воспринимают еще меньшую нагрузку заедания. Хорошими противозадирными свойствами в маслах обладает сера.

Б

Рис. 2. Выбор вязкости масел для смазывания стальных зубчатых передач в зависимости от твердости зубьев и окружной скорости: а – для зубчатых передач; б – для червячных передач

ольшое значение при работе пар трения играет вязкость масел. Вязкость смазочных масел для смазывания стальных зубчатых передач выбирают по графику (рис. 2), на котором по оси абсцисс отложены значения параметра зубчатой пары X, определяемые по формулам:

X=HVp²/(10⁷v) .

Здесь HV—твердость по Виккерсу зубьев более мягкой шестерни из двух зацепляющихся шестерен; р — наибольшее давление (наибольшее контактное напряжение сжатия) в полосе зацепления (по Герцу), Мн/м²; v — окружная скорость, м/с. В частности, для зубчатых зацеплений принимают, что p = 2,88τ. Здесь τ — напряжение сдвига в расчете зуба на прочность соответствует максимальному расчетному моменту М.

Таблица 3. Выбор масел для прямозубых, косозубых и шевронных цилиндрических и конических закрытых передач при смазывании погружением и методом циркуляционного смазывания.

Материал (предел прочности на разрыв, Мн/м2)		Вязкость °ВУ при окружной скорости, м/с
		0,5		0,5-1	1-2,5		2,5-5	5-12,5	12,5-25	25
		t =100 ˚C			t =50 ˚C
Пластмассы, бронзы, чугуны	3		16	11		8	6	4,5	-
Сталь (470-630)	4,5		24	16		11	8	6	4,5
Сталь (630-790)	4,5		24	16		11	8	6	4,5
Сталь (790-1020)	4,5		24	16		11	8	6	4,5
Сталь (1020-1260)	4,5		36	24		16	11	8	6
Сталь (1260-1500)	7		36	36		24	16	11	8
Сталь цементированная или с закаленной поверхностью	7		36	36		24	16	11	8

Е

Рисунок 2. Выбор смазочного материала для закрытых зубчатых передач.

сли передача работает при переменных режимах, то при определении величины X следует принимать максимальное значение p²/v. Как видно из графика (см. рис. 2), каждому значению X соответствует определенный диапазон вязкости масел. Так, более высокую вязкость масел принимают в следующих случаях: при изготовлении обеих зацепляющихся шестерен из стали одной марки или хотя бы одной из шестерен из никелевой или хромоникелевой стали со сквозной закалкой; при работе зубчатой передачи с ударными нагрузками; при температуре окружающей среды более 25 ˚С. Меньшую вязкость принимают: при высокой разности обработки шестерен; при температуре окружающей среды ниже 10 °С; при фосфатированных или сульфидированных шестернях (пока покрытие не износилось); при смазывании шестерен под давлением (если параметр Х > 100).