6.6. Выбор смазочных материалов.

Подшипники скольжения. Из трех видов подшипников — гидродинамических, гидростатических и граничного трения первые два в ПТМ применяют редко. В шарнирных соединениях в ряде случаев еще используют подшипники граничного трения. Их обычно выполняют открытыми с торцов. Поэтому наиболее эффективно их смазывание пластичными смазками, которые не вытекают из узла трения и защищают его от внешних абразивных частиц. Для подачи смазки в шарнир используют колпачковые и ниппельные масленки.

Тип смазки выбирают в зависимости от условий окружающей среды, рабочей температуры и системы смазки. Согласно последним исследованиям для тяжело нагруженных подшипников скольжения кранов рекомендуются долго действующие смазки ВНИИ НП-232 по ГОСТ 14068—68 и УНИОЛ-1 по ТУ 38 УССР 201150—73.

Подшипники качения смазывают минеральными маслами и пластичными смазками.

Первый способ имеет следующие достоинства:

1. уменьшается пусковой момент;

2. допускаются более высокие скорости вращения и температуры в узлах трения;

3. упрощается замена отработанного смазочного материала;

4. обеспечивается возможность применения простого способа смазки — разбрызгиванием.

А второй способ:

1. более редкий уход за подшипниками, что особенно важно при изолированных смазочных точках;

2. простота уплотнения узлов трения и отсутствие вытекания из них смазки;

3. более высокая надежность работы таких объектов, где случайное прекращение подачи смазки может вызвать аварию.

Скоростные параметры подшипников ПТМ обычно намного ниже предельных значений для пластичных смазок. Поэтому они имеют преимущественное применение. Жидкими маслами смазывают лишь подшипники редукторов, где используется возможность подвода смазочного материала разбрызгиванием. Выбор сорта масла в этом случае определяется из условий смазывания зубчатого или червячного зацепления.

При использовании пластичных смазок подшипник может не иметь устройства для подачи смазки и ее закладывают на определенный срок при его сборке. При этом в течение всего межремонтного периода (иногда в течение нескольких лет) смазку не добавляют; например, в подшипниках бегунков эскалаторных ступеней замену смазки производят в среднем через 3—5 (рабочие) и 10 (холостые) лет. В ответственных подшипниках предусматривают ниппельные масленки для добавления смазки вручную в период между ремонтами, а для подшипников мостовых кранов и других крупных машин предусматривают системы централизованной смазки.

Пластичные смазки выбирают в зависимости от рабочей температуры, условий работы, системы смазки и частоты вращения вала {62, табл. 38}. В последнее время проведены исследования, показывающие, что применение в тяжело нагруженных подшипниках кранов долгодействующих пластичных смазок УНИОЛ-1 по ТУ 38 УССР 201150—73, ЖРО по ТУ 32 ЦТ 520—73 и ЛИТОЛ-24 по ГОСТ 21150—75 позволяет удлинить сроки их замены до 30 месяцев при среднем и до 24 месяцев — при тяжелом режиме работы.

Зубчатые и червячные передачи закрытого типа (редукторы, коробки передач и др.) обычно смазывают минеральными маслами. Рекомендуемые вязкости масел выбирают в зависимости от материала колес, нагрузок и скоростей. Наибольшее применение имеют масла: цилиндровые 11, 24 и 38, трансмиссконные автотракторное и ТС 14,5 с присадкой ЭФО, индустриальные 30 и 45, авиационное МС-20, П-28. Для червячных редукторов с глобоидным зацеплением, у которых теплоотвод ухудшен по сравнению с обычными червячными редукторами (меньшие размеры при той же мощности и КПД), применяют более вязкие масла: летом — цилиндровое 52 и индустриальное 50; зимой — нигрол зимний, автол 10. Периодичность залива и смены масла зависит от вместимости масляной системы: чем она больше, тем реже производят эти операции. Проверку уровня масла по масломерной игле редуктора рекомендуется проводить ежедневно, а долив — по мере убыли. Смену масла при вместимости до 250 л проводят через 3—6 мес.

Открытые зубчатые передачи смазывают обычно пластичными смазками, нанося их на зубья с помощью лопаток. Для крупногабаритных передач с грубой обработкой зубьев применяют полугудрон и солидол марки С (графитная смазка). В отдельных случаях открытые зубчатые передачи смазывают индустриальными маслами (марок 20, 30, 45). Периодичность смазывания пластичными смазками 5—7 суток, жидкими маслами — раз в смену при постоянной работе и раз в 2—3 суток при периодической работе.

Зубчатые муфты. Для смазывания зубчатых муфт применяют главным образом трансмиссионное автотракторное масло и цилиндровое 24. Периодичность долива — раз в неделю, периодичность замены — 4—6 мес, но чаще всего — при ремонте.

Стальные канаты. В ПТМ чаще всего применяют стальные канаты с мягким (органическим) сердечником, пропитанным смазкой при изготовлении каната. Его назначение — не только придавать канату гибкость и эластичность, но и смазывать изнутри. С целью предохранения от коррозии канаты при изготовлении смазывают так, чтобы смазкой были покрыты поверхности как внутренних, так и наружных проволок. Наличие несмазанных мест ведет к образованию точечной коррозии. Если канат не смазывать в процессе работы, то органический сердечник постепенно пересыхает и легко разрушается. Кроме того, такой сердечник впитывает влагу, что вызывает коррозию внутренних проволок и сокращает срок службы каната. Смазка канатов повышает также их циклическую выносливость.

Канаты, как правило, смазывают и в процессе эксплуатации, что при отсутствии внешнего абразивного загрязнения способствует повышению износостойкости канатов, барабанов и блоков. Для смазывания канатов при изготовлении применяют специальные канатные смазки следующих марок: 39у и торсиол 35 — для обычных условий работы; торсиол 55—для особо ответственных механизмов, эксплуатируемых в Аркткке; Е-1 —для пропитки органических сердечников; E-1T — то же, на случай применения в тропиках. Эффективность пропитки органического сердечника повышается, если содержание избыточной влаги в нем снизить до 1—2%, а затем подвергнуть его противогнилостной и антикоррозионной пропитке под вакуумом.

Для смазывания канатов при эксплуатации применяют минеральные масла (осевое Л, осевое 3, полугудрон) и пластичные смазки. Подбор масел и режимов смазывания производят с учетом условий работы каната.

Вопрос о смазке в условиях запыленности следует решать опытным путем. Перед смазыванием канат должен быть тщательно очищен. Вручную его очищают с помощью металлических щеток или пропусканием со скоростью 0,25—0,4 м/с через вороток с плашками, внутренняя поверхность которых по диаметру и форме соответствует поверхности каната. Применяют также приспособления других конструкций.

Смазывание проводят с помощью различных лубрикаторов (масленок), работающих по принципу подачи смазочного материала в воронку, каплями, распыливанием с помощью сжатого воздуха, промазыванием щеткой и т. д. Для разогрева тугоплавкой смазки применяют баки с теплоносителями.

Цепные передачи и тяговые цепи. Основное назначение их смазывания — снижение износа деталей шарниров и зубьев звездочек. Кроме того, масло выполняет демпфирующие функции, смягчая удары шарниров о зубья звездочек, а также снижает нагрев шарниров и шум при работе передачи. Пластичная смазка защищает шарниры от абразивов.

Цепи смазывают после изготовления и в процессе эксплуатации, используя для этой цели минеральные масла и пластичные смазки. На заводе-изготовителе это делают, как правило, погружением их в пластичную смазку (солидолы С или УС, графитовая, консталин синтетический УТ-1), разогретую до температуры не более 55° С, или окунанием в жидкое масло.

Цепные передачи смазывают преимущественно нефтяными маслами. Выбор способа смазки и сорта масла определяется условиями работы (скорость движения, продолжительность работы и др.) Тяговые цепи смазывают жидким маслом вручную или капельницами, а также пластичными смазками с подачей их в шарниры с помощью специальных лубрикаторов.

Периодичность их смазки — 1—2 раза в месяц.

Крановые колеса и рельсы. В зарубежной практике смазывают реборды колес и боковые поверхности головок рельсов с целью уменьшения их схватывания и изнашивания при перекосах крана. Твердую смазку наносят на реборды колес, с которых она переносится на боковые поверхности рельса. Твердый смазочный материал (графитизированный уголь, дисульфид молибдена) используется в виде прутков прямоугольного сечения. В отечественной практике смазывают реборды колес и головок рельсов на закруглениях железнодорожных путей, используя рельсовую смазку ЖР по ТУ-32-ЦТ-553—73.

Общие положения и рекомендации

Согласно ОСТ 12.14.191-81 для электромеханического оборудования шахт должны применяться смазочные материалы без токсичных для человека свойств и обладающие совместимостью с резиновыми и полимерными материалами, имеющимися в машине. Не должны применяться дефицитные и слабоосвоенные промышленностью смазочные материалы, а также те, в которых содержатся животные и растительные жиры. Желательно, чтобы число марок смазочного материала для одной машины было не более трех: одна марка смазочного масла, одна марка гидравлического масла (огнестойкой рабочей жидкости) и одна марка пластичного смазочного материала.

Для качественной смазки конкретного электромеханического устройства заводы-изготовители в руководствах по эксплуатации приводят необходимые данные по маркам основных смазочных материалов и их заменителям. Свойства заменителя должны обеспечивать выполнение всех функций и работоспособности оборудования в течение ограниченного времени. При этом вязкость заменяющего масла должна быть равной или несколько большей вязкости заменяемого масла. Степень очистки на заводах должна быть аналогичной или более глубокой; температура вспышки должна быть не меньше, чем у заменяемого масла, а температура замерзания - больше. Заменяющий смазочный материал должен иметь несущую способность, равную или большую, чем у заменяемого материала (предел прочности должен быть равен или больше, а число пенетрации равно или меньше). Температура каплепадения у заменяющего смазочного материала должна быть не ниже, чем у заменяемого, а показатель растворимости - аналогичным.

При отсутствии таблицы или карты смазывания смазочный материал для каждого конкретного агрегата или узла трения подбирают по аналогии с другими подобными машинами, т. е. в зависимости от воздействующих на контактирующие поверхности удельных нагрузок, скоростей качения или скольжения, температуры поверхностей трения деталей и окружающей среды, степени шероховатости и зазора между поверхностями трения, расположения поверхностей трения и пар трения и конструктивных особенностей систем смазывания. Надо помнить, что если с увеличением шероховатости и зазора, давления и температуры окружающей среды вязкость масла и его смазочная способность должны быть выше, то при больших скоростях скольжения или качения и увеличении диаметра подшипников требуется масло меньшей вязкости.

Согласно ОСТ 12.14.191-81 в зависимости от геометрии смазываемой пары и характера относительного перемещения смазываемых поверхностей имеет место гидродинамический (жидкостный) или граничный режим трения. В первом случае выбор масла должен быть основан на определении его вязкости, без учета действия присадок. Во втором случае необходимо выбирать смазочное масло, содержащее высокоэффективные противоизносные и противозадирные присадки.

Режим трения должен определяться по критерию долговечности:

(1)

где h_min- минимальная толщина смазочного слоя, мкм, определяемая по уравнениям 2 и 3 (см. ниже); - среднее арифметическое отклонение шероховатости контактирующих поверхностей, определяемое по классам и разрядам шероховатости.

При λ≤1 контакт гребешков микронеровностей смазываемых поверхностей неизбежен, что недопустимо. Поэтому выбираемое масло при конкретном классе шероховатости контактирующих поверхностей, их радиусах и скоростях при заданной нагрузке должно отвечать условию 1. Если такое неравенство не выполняется, то выбираемое масло должно содержать высокоэффективные противозадирные и противоизносные присадки.

Минимальная толщина слоя масла для зубчатых колес и подшипников качения определяется по уравнению:

(2)

где R - приведенный радиус кривизны смазываемых поверхностей в контакте, м:

R₁, R₂ - радиусы контактирующих деталей, м (знак плюс соответствует внешнему контакту, знак минус -внутреннему);

α - пьезокоэффициент вязкости масла, характеризующий зависимость вязкости от давления (м²/Н);

η - динамическая вязкость масла при рабочей температуре смазываемых поверхностей, (Па • с);

υ- средняя скорость движения смазываемых поверхностей деталей, м/с:

υ = (υ₁+υ₂)/2,

υ₁,υ₂- окружные скорости, м/с; Е - приведенный модуль упругости тел качения, Па; Р₀ - максимальное давление в контакте по Герцу, Па.

Пьезокоэффициент вязкости для применяемых масел в проектируемом оборудовании должен определяться экспериментально.

Минимальную толщину слоя масла для подшипников скольжения следует определять по уравнению

' (3)

где ν - кинематическая вязкость масла, м²/с;

υ - линейная скорость вращения цапфы, м/с;

d, d_п - диаметры цапфы и подшипника соответственно, м;

Р_п - нагрузка на каждую единицу ширины подшипника, Н/м;

ψ - относительный зазор между подшипником и цапфой;

В — ширина подшипника, м.

Величина относительного зазора определяется по формуле:

ψ = (d_п - d)/d .

Выбор смазочного масла, выполняемый по данной методике, производится по паре трения с наибольшим контактным напряжением. Если в результате расчета λ не удовлетворяет требованию (1), можно принять масло большей вязкости. Если и эти меры не дают желаемого результата, то в масло необходимо ввести специальные присадки, уменьшающие трение.

Необходимую вязкость масла для машин, состоящих из различных узлов трения (например, редуктор) определяют экспериментально. Вычисляют вязкость по каждому узлу трения. В результате получают ряд вязкостей ВУ_min BУ_max