3.1.3 Пара трения: вал-подшипник качения (3-я ступень тихоходного вала) цилиндрического редуктора

Контурное давление возникающее в паре трения вал-подшипник качения определяется по формуле:

, (3.12)

где _н – величина натяга, м;

d – диаметр вала, d = 0,135 м;

_{н min} = 3 мкм (посадка d Н7/p6).

Величина контурного давления для минимального натяга определяется по формуле:

, (3.13)

Е – модуль упругости, МПа (для стали Е = 2,1  10⁵ МПа).

Тогда

Определяется величина контурного давления для максимального натяга _н.max = 68 мкм

Восстановление работоспособности узла трения вал – подшипник качения

При превышении величины износа допустимого значения предполагается следующие мероприятия по восстановлению работоспособности узла.

При износе посадочных мест под подшипники качения восстановление упрочнения поврежденной поверхности осуществляется физико-химическим способом упрочнения: электролитическое осаждение пленки (хромирование).

При износе подшипника производится его замена на новый.

Необходимо сделать проверку на реализацию внешнего трения. Для этого должно соблюдаться условие:

, (3.14)

где _n = ₀ +НВ;

₀ и  фрикционные характеристики определяются по таблице ₀ = 184 МПа;

 = 0,055; при НВ = 3410 МПа;

Р_с – контурное давление, МПа.

Условие внешнего трения выглядит следующим образом:

,

В данном случае Р_{с min} , то есть необходимое условие внешнего трения выполняется.

Наиболее подходящим видом износа будет являться фреттинг – коррозия. Этот вид износа наиболее распространен на посадочных поверхностях полумуфт, колес зубчатых подшипниках качения.

Обоснование и выбор материала вала

Для уменьшения износа и предотвращения других видов повреждений необходимо обеспечить повышенную твердость контактирующих поверхностей. В качестве материала вала выбирается сталь 45, _в = 150 МПа, _т = 80 МПа, HB = 2500 МПа.

Материал подшипника определяется по ГОСТ 8338-75.

Упрочняющая обработка

Повышение твердости достигается применением термической обработки улучшения (закалка с высоким отпуском). Ожидаемые механические свойства после термической обработки _в = 210 МПа, _т = 100 МПа. Вид закалки – поверхностная в смазке.

Смазочный материал

Для смазки подшипников качения при изнашивании фреттинг-коррозии используют смазочный материал с противоизносными присадками. Жидкий смазочный материал заливается в картер редуктора, смазка происходит постоянно путем разбрызгивания.

3.2 Выбор системы смазывания и марки смазочного материала. Карта смазывания привода механизма передвижения тележки мостового крана общего назначения

3.2.1 Выбор марки смазочного материала для редуктора

На выборе марки минерального масла для зубчатых передач оказывают влияние: температурный режим (50-130⁰С), окружная скорость, нормальные контактные напряжения в зоне контакта, твердость и состояние контактирующих поверхностей

Как правило, для легко- и средненагруженных зубчатых передач применяют индустриальные масла без присадок. В легконагруженных зубчатых зацеплениях нормальные контактные напряжения не превышают 800 МПа, при окружной скорости до 100 м/с, в средненагруженных зубчатых зацеплениях соответственно 1200 МПа и 10 – 15 м/с. Для более тяжелых условий работы используют индустриальные масла с противоизносными и противозадирными присадками.

Рассмотрим третью ступень цилиндрического редуктора

Исходные данные:
Крутящийся момент, Мк = 1326,5Н·м
Межцентровое расстояние, А = 0,3 м
Твердость поверхности зубьев, HRC - 50
Передаточное число, u = 3,6

Определение необходимой вязкости минерального масла для стальных зубчатых передач производится в зависимости от параметра х:

, (3.15)

где HV – твердость по Виккерсу, МПа;

Р_max – максимальное нормальное контактное напряжение, МПа;

- средняя скорость, м/с.

Для нахождения твердости по Виккерсу, зная значение твердости по Роквеллу, можно пользоваться зависимостью:

(3.16)

Наибольшее нормальное контактное напряжение для цилиндрических прямозубых зацеплений:

, (3.17)

,

Значение параметра х = 775,5 соответствует значение кинематической вязкости  .

Значение кинематической вязкости при эталонных температурах 100 и 40^оС определяется по следующей формуле:

, (3.18)

  , (3.19)

  (3.20)

Первая ступень цилиндрического редуктора

Исходные данные:
Крутящийся момент, Мк = 53,06 Н·м
Межцентровое расстояние, А = 0,2 м
Твердость поверхности зубьев, HRC – 50
Передаточное число, u = 1.4

Определение необходимой вязкости минерального масла для стальных зубчатых передач производится в зависимости от параметра х:

, (3.21)

(3.22)

Наибольшее нормальное контактное напряжение для цилиндрических прямозубых зацеплений

, (3.23)

,

Значение параметра х = 241,27 соответствует значение кинематической вязкости  .

Найдем значение кинематической вязкости при эталонных температурах 100, 40^ОС

, (3.24)

  ,

 

Выбор марки минерального масла подшипников качения 3-х ступенчатого цилиндрического редуктора

При выборе марки минерального масла для подшипников узла необходимо учитывать размеры подшипника и частоту его вращения, величину нагрузки, действующей на подшипник, рабочую температуру подшипникового узла и состояние окружающей среды.

Выбор необходимой вязкости определяется по номограммам, а марка минерального масла находится.

Подбор смазочного материала для подшипников качения тихоходного вала 3-й ступени

Исходные данные:

подшипник №326 ГОСТ 8338 – 75;

наружный диаметр, D = 280 мм;

внутренний диаметр, d = 135 мм.

Средний диаметр определяется по формуле:

Частота вращения тихоходного вала определяется по формуле:

, (3.25)

По номограмме можно определить вязкость, при t = 60^оС, _t=60 = 130 мм²/с.

Вязкость минерального масла при эталонной температуре (40 и 50^оС), ₅₀ = 180 мм²/с, ₄₀ = 250мм²/с.

Подбор смазочного материала для подшипников качения быстроходного вала 3-й ступени

Исходные данные:

подшипник №319 ГОСТ 8338-75;

наружный диаметр, D = 200 мм;

внутренний диаметр, d = 95 мм.

Средний диаметр определяется по формуле:

Частота вращении вала шестеренки

, (3.26)

где n_т.в – частота вращения тихоходного вала, об/мин;

u – передаточное число 3,6.

По номограмме находится вязкость минерального масла при t = 60^оС, _t=60 = 65 мм²/с.

Вязкость минерального масла при эталонной температуре (40-50^оС), ₅₀ = 85 мм²/с, ₄₀ = 150 мм²/с.

Подбор смазочного материала для подшипников качения быстроходного вала 2-й ступени

Исходные данные:

подшипник №315 ГОСТ 8338-71;

наружный диаметр, D = 160 мм;

внутренний диаметр, d = 75 мм.

Средний диаметр определяется по формуле:

Частота вращения вала шестерни

, (3.27)

По номограммам находится вязкость минерального масла при t = 60^oC, _t=60 = 35 мм²/с.

Вязкость минерального масла при эталонной температуре (40 и 50^оС), ₄₀ = 70 мм²/с, ₅₀ = 50 мм²/с.

Подбор смазочных материалов для подшипников качения быстроходного вала 1-ступени

Исходные данные:

подшипник №310 ГОСТ 8338-75;

наружный диаметр, D = 110 мм;

внутренний диаметр, d = 50 мм.

Средний диаметр определяется по формуле:

Частота вращения вала-шестерни

, (3.28)

По номограммам вязкость минерального масла при t = 60^oC, _t=60 = 18 мм²/с.

Вязкость минерального масла при эталонной температуре (40 и 50^оС) ₄₀ = 36 мм²/с; ₅₀ = 28 мм²/с ( таблица 3.1).

Таблица 3.1 – Выбор вязкости смазочного материала

Наименование узла смазки	Вязкость, мм2/с
	t = 40oC	t = 50oC	t = 60oC
Зубчатое зацепление (1-я ступень)	86	45	6,03 (100)
Зубчатое зацепление (3-я ступень)	129	65	7,58(100)
Подшипник №326 ГОСТ 8338 – 75 (3-ступень тихоходного вала)	250	180	130
Подшипник №319 ГОСТ 8338 – 75 (3-я ступень быстроходного вала	150	85	65
Подшипник №315 ГОСТ 8338 – 75 (2-я ступень быстроходного вала)	70	50	35
Подшипник №310 ГОСТ 333 – 71 (1-я ступень быстроходного вала)	36	28	18

Наибольшая вязкость при эталонных температурах 40 и 50^оС равна: ₄₀ = 250 мм²/с, ₅₀ = 180 мм²/с.

Выбирается следующая марка минерального масла: И-Т-Д-680 ГОСТ 17479.4-87.