§ 69. Оборудование систем жидкой смазки
Жидкая смазка широко применяется при эксплуатации металлургического оборудования. Она обеспечивает не только смазку трущихся, поверхностей, но и отвод тепла, выделяемого в процессе трения.
Индивидуальная периодическая подача жидкой смазки без принудительного давления применяется главным образом для смазки трущих-; ся .поверхностей машин, работающих периодически. Подача масла в это1м случае осуЩ'ествля'ется через смазочные отверстия с раззенковкой. Смазочное отверстие питает смазкой отдельную точку. Масло периодически подливают в отверстие мембранными или наливными масленками.
Пресс-масленки по конструкции бывают весьма разнообразными и по своим размерам разделяются по номерам от I до 4. Масленки разных номеров отличаются по высоте, наружному диаметру самой масленки и диаметру шариков.
Существуют также устройства для непрерывной подачи смазки к индивидуальным трущимся поверхностям. К ним относятся наливные (фитильные) и капельные масленка с регулировочной иглой.
Одним из наиболее простых способов смазки является также кольцевая смазка, осуществляемая посредством неподвижно закрепленного или свободно висящего на цапфе кольца (рис. 230).
Неподвижно закрепленные кольца применяют при скорости вращения вала менее 100 об/мин. Глубину погружения кольца в этом случае принимают равной половине его толщины. Кольцо вращается вместе с валом, захватывает смазку из масляной вашш и подает ее на поверхность цапфы. Наиболее часто применяются кольца прямоугольного и трапецеидального профиля. Опыт показал, что при круглом профиле подача масла уменьшается.
При отношении длины подшипника к диаметру вала более 1,5 рекомендуется ставить два кольца.
При картерной смазке зубчатых зацеплений смазываемое колесо при небольших скоростях (до 3 м/с) погружается в ванну на 2-3 высоты зуба, при значительных скоростях - на высоту зуба. В редукторах
с двумя и большим числом ступеней обычно одно колесо погружено в ванну, остальные колеса смазываются за счет разбрызгивания масла, наличия масляного тумана или применения специальных устройств. При наличии разбрызгивания масла последнее попадает на зубья всех колес и, кроме того, по специальным канавкам в разъеме редуктора или другим устройствам попадает в подшипники редуктора и смазывает их.
Рис. 230. Подшипник с .кольцевой смазкой:
а – продольный разрез; б -схема расположения кольца в ванне; 1 - освовавве корпуса; 2 - кольцо; 3 -славная пробка; 4- съемный колпачок; 5 -крышка; 6 -кольцевые канавки; 7 – отверстие для стока масла
На рис. 231 доказаны примеры смазки зубчатых зацеплений окунанием.
Смазку зубчатых колес разбрызгиванием применяют при окружных скоростях до 15 м/с.
Если окружные скорости колес менее 3 м/с, то нельзя рассчитывать на улавливание масла для смазки подшипников, В этих случаях осуществляют самостоятельную подачу масла к подшипникам или изолируют их от ванн установкой отражательных колец и применяют густую смазку. Емкость масляной юавны в кратере зависит от передаваемой мощности и ориентировочно определяется из расчета 0,35-0,7 л масла на 1 кВт. Однако расстояние от наиболее погруженного колеса в ванну до дна редуктора должно быть не менее 30-40 мм.
Нормальной температурой масла при работе редуктора в цилиндрических и конических редукторах считается 45-60°С при окружающей температуре воздуха 200С
На крышках редукторов для вентиляции корпуса устанавливают отдушины, из которых свободно выходит нагретый воздух и газы. В картере редуктора предусматривается отверстие необходимого диаметра для легкого удаления масла из ванны при его замене свежим.
В тех случаях, когда передаваемые мощности велики и количество отводимого тепла, образовавшегося при работе сил трения в зацеплениях и лодшипниках, больше, чем можно отвести естественным путем (теплопроводностью, излучением, конвекцией), применяют централизованные системы жидкой смазки, в хоторых масло подается под принудительным давлением непосредственно на зацепления и подшипники и, стекая на дно корпуса, отводится по специальному трубопроводу в резервуар системы.
Индивидуальная непрерывная подача жидкой смазки под давлением осуществляется лопастными, шестеренчатыми или плунжерными насосами малой производительности. При движении плунжера вверх в плунжерной камере насоса возникает разрежение. Запорный шарик всасывающего клапана открывается, и жидкость поступает в рабочую камеру. При движении плунжера вниз в рабочей камере возникает давление, под действием которого открывается клапан, и масло вытесняется в нагнетательный трубопровод. Резервуаром для масла обычно служит картер.
Централизованные циркуляционные системы применяют, когда масло нужно подать к нескольким смазочным точкам, расположенным в разных местах станка, машины или агрегата. В этом случае масло подается: многоточечными масленками; разбрызгиванием движущимися деталями механизма; кольцами, погруженными в масло; многоплунжерными насосами; специальными централизованными системами и другими способами.
Централизованные циркуляционные системы смазки под давлением обеспечивают непрерывную подачу масла к поверхностям трения, а также надежную и долговечную работу механизмов. Такие системы применяют для смазки различных механизмов, в том числе зубчатых зацеплений редукторов и шестеренных клетей с большим тепловыделением; редукторов и зацеплений, в которых картерную смазку выполнить невозможно; подшипников скольжения где тепловыделение превышает количество тепла, которое может быть отведено в окружающую атмосферу через стенки корпусов подшипников качения.
В последнее время на прокатных станах широко применяются подшипники жидкостного трения. Принцип действия этих подшипников состоит в том, что во время работыстанашейкивалка'Како'ыплавают в масляном слое подшипников. Состояние жидкостного трения обеспечивается непрерывным поступлением смазки под давлением 10-16 Н/см2 (1-1,5 кгс/см2), герметичностью самого подшипника и тщательно обработанными, полированными (зеркальными) поверхностями трущихся деталей.
Подшипники жидкостного трения допускают большие удельные давления до 2,5 кН/см2 (250 кгс/см2) и более, имеют низкий коэффициент трения и практически почти не имеют взноса трущихся поверхностей, поэтому они успешно применяются на опорных валках станов кварто холодной и горячей прокатки, а также на высокоскоростных мелкосортных и проволочных станах.
Рис. 231. Смазка зубчатых зацеплений окунанием:
а - смазка зубчатых колес; б - сказка зубчатых зацеплений вспомогательной шестерней; в - смазка конической пары редуктора; г - смазка червяка
На рис. 232 показан подшипник жидкостного трения опорного валка стана холодной прокатки. Подшипники жидкостного трения долговечны и обеспечивают высокую точность прокатки, однако они требуют большой тщательности и чистоты при сборке. Подготовка деталей, удаление консервационной смазки и оборка подшипников жидкостного трения осуществляются в специальных закрытых и чистых помещениях (мастерских подшипников жидкостного трения - ПЖТ), оборудованных ванными для промывки, грузоподъемными средствами, вентиляцией, инструментом и т. д. Перед сборкой все детали подшипников тщательно промывают в горячем минеральном масле и чистом бензине, и насухо протирают чистыми салфетками или марлей.
Подушки подшипников также тщательно промывают и подготавливают к сборке. Сначала собирают в подушке уплотнения 3 со стороны бочки и закрепляют крышку болтами, после этого подушку устанавливают передним торцом вверх и в нее опускают втулку 2 с баббитовой заливкой, предварительно смазав ее тонким слоем Минерального масла. Коническую втулку 1 вместе с разрезным упорным кольцом 5 также смазывают тонким слоем минерального чистого масла и при помощи специального приспособления опускают во втулку с баббитовой заливкой, затем устанавливают крышку в. Величину зазора выдерживают по чертежу при помощи соответствующих прокладок, после этого устанавливают передние севанитовые кольца и закрепляют их крышкой.
До оборки подшипника проверяют конусность шейки валка и втулки.
Для проверки герметичности собранного подшипника на шейке валка вместе с подушкой его опрессовывают на давление 20 Н/см2 (2 кгс/см2) чистым рабочим маслом при помощи ручного насоса.
Для централизованной подачи масла к нескольким трущимся поверхностям узлов, расположенных в разных местах машин, служат многоплунжерные насосы.
Рис. 232. Подшипник жидкостного валка:
1 - коническая втулка; 2 - втулка-вкладыш; 3- севанитовое уплотнение; 4 - стопорное устройства подушки; 5 - упорное кольцо. 6 - наружное упорное кольцо; 7 - стопорное кольцо; 8 - крышка; 9 - шпонка
Автоматическая централизованная циркуляционная система жидкой смазки показана на рис. 233. Насосная установка 4 системы имеет два ротационно-поршневых насоса. Контрольно-измерительные приборы, установленные на щите 16, обеспечивают автоматическую работу системы.
Масло засасывается насосом из резервуара и подается через фильтры 3 в систему по напорному трубопроводу 13. Температура масла лоддержявается паром, подаваемым в резервуар по трубопроводу 7, в который включен автоматический регулятор температуры прямого действия и вентиль 8 с электромагнитным приводом. По мере необходимости масло пропускается через маслоохладитель; вода в маслоохладитель подается и отводится из маслоохладителя по трубопроводам 14 к 15.
Маслоохладитель используют летом, когда температура масла, поступающего в резервуар из системы, выше 43°С. Если масло более низкой температуры, его направляют к механизмам, минуя маслоохладитель. В зимнее время его подогревают.
После смазки механизмов масло стекает по трубопроводу 12 в резервуар 2. Свежее масло добавляют через трубопровод 11, а отработанное откачивают по трубопроводу 10. Для периодической очистки масло по всасывающему трубопроводу 5 подводится к сепаратору и отводится к резервуару по трубопроводу 6. Для контроля уровня масла в резервуаре установлено поплавковое реле 9.
Из магистрального трубопровода масло попадает в разводящую сеть, а из нее к машинам, смазываемым проточной или струйной смазкой. Проточной смазкой смазывают зубчатые колеса, погружая их в ванну. Масло в ванне постоянно обновляется. Струйной смазкой масло подается на зацепление из специальных сопел.
Для автоматизации и контроля работы систем используются электроконтактные манометры, снабженные показывающей шкалой и двумя контактными стрелками, которые можно устанавливать на минимальное и максимальное давление.
Оборудование маслосистем устанавливается обычно в маслоподвалах, которые, как правило, расположены вблизи обслуживаемых .маши» и механизмов на глубине 8-10 м от уровня пола цеха. Такое заглубле-ление подвалов необходимо, чтобы обеспечить обратный слив масла в отстойники самотеком. При значительной отдаленности машин и механизмов друг от друга, например в прокатных цехах, сооружают не один» а несколько маслопроводов, каждый из которых обслуживает группу расположенного вблизи оборудования.
В соответствии с отраслевым стандартом 24-290-03 Оборудование и трубопроводы смазочных, гидравлических и пневматических систем», введенных с 1 января 1973 г., оборудование для систем смазки, гидрат лических я пневматических устройств должно изготовляться и поставляться с максимальной степенью заводской готовности, в виде отдельных блоков с трубопроводами и комплектующими устройствами. Размеры блоков оборудования с обвязочными трубопроводами и комплектующими устройствами не должны превышать габаритов, установленных ГОСТ 9238-59 для железнодорожных перевозок, или габаритов, установленных для автотраиопорта.
Блоки оборудования с обвязочными трубопроводами и комплектующими устройствами, выходящие за пределы указанных габаритов, должны поставляться на разъемных плитах или в виде отдельных узлов, прошедших на заводе-изготовителе контрольную сборку, имеющих соответствующую монтажную маркировку и не требующих в продессе монтажа никаких подгоночных работ, а также работ по изготовлению вновь отдельных деталей.
Рис. 233. Автоматическая централизованная циркуляционная система жидкой смазки
Для хранения и отстаивания масла служат резервуары (рис. 234), сваренные из листовой стали толщиной 4-8 мм, закрытой конструкции, цилиндрической или прямоугольной формы.
Габариты их определяются количеством масла, циркулирующего в системе, емкость и достигает 40 м3 и более. В больших системах ставят два резервуара и более.
Масло по трубе через сливной патрубок 9 поступает в правый отсек 1, из него через отверстия между днищем и перегородкой в средний отсек 2, в котором оседают механические примеси. Из среднего отсека масло переливается через невысокую перегородку в левый отсек, откуда более чистые верхние слои забираются насосом через всасывающую трубу.
На внешней стенке резервуара смонтированы коллекторы: для подачи пара 3, для отвода конденсата 4 и для забора масла при очистке сепаратором 5. На этой же стенке резервуара размещены всасывающий патрубок 6, указатель уровня масла 7 и два патрубка для установки термометра сопротивления и для термобаллона электроконтактного термометра, который открывает или закрывает доступ пара в змеевики резервуара.
Масло, поступившее через сливной шатрубок 9, возвращается после очистки в сепараторе через патрубок 10. На крышке резервуара предусмотрены монтажные люки 3, также установлено поплавковое реле для автоматического контроля нижнего аварийного уровня масла в резервуаре.
Ряс. 234. Резервуар для хранения в отстаиваиия тела
Маслоохладители в зависимости от расположения в системе бывают горизонтальные и вертикальные. Каждый из них изготовлен в виде трубчатой конструкции с противотоком.
Вертикальный маслоохладитель (рис. 235) имеет сердечник 7, изготовленный из пучка латунных трубок диаметром 18-25 мм. Концы трубок развальцованы в верхней и нижней решетках, в промежутках между которыми установлены диафрагмы 6.
Сердечник вставляют в корпус 8 маслоохладителя и надежно крепят к фланцам. На верхнем фланце устанавливают водораспределитель, вертикальная глухая стенка которого направляет воду вниз по части трубок. П0 остальным трубкам вода поднимается в возвратную магистраль.
Поступающее от (насоса масло, пройдя дисковые самоочищающиеся фильтры, подводится к патрубку 1. В диафрагмах 6 вырезаны сегменты, расположенные в корпусе по спиральной линии, благодаря чему масло, поднимаясь, также движется по спирали. На своем пути масло омывает трубки сердечника, внутри которых циркулирует вода, и масло охлаждается. В нижней крышке маслоохладителя расположен вентяль 10 для спуска воды при ремонтах.
В системах автоматической централизованной жидкой смазки применяют насосы различных конструхций: шестеренчатые, ротационно-зуб-чатые и двухлоршневые роторного типа, снабженные регулятором давления, автоматически поддерживающим заданное давление в магистрали (для больших маслоснстем). На каждую маслосистему устанавливают, по два насоса - рабочий и резервный.
Насосы роторного типа применяются чаще всего, они бывают нескольких видов и различаются конструкцией отдельных узлов и деталей, но принцип их работы аналогичен.
Масла, применяемые для смазки трущихся поверхностей, должны удовлетворять требованиям технических условий. Качество их в процессе работы должно изменяться в возможно меньшей степени.
Качество масла при эксплуатации может изменяться вследствие его загрязнения посторонними примесями и главным образом в результате изменений состава и строения молекул масла. Эти изменения происходят в результате различных реакций и в первую очередь реакций окисления.
Масло заменяют обычно после лабораторных анализов, когда содержание в нем кислотного числа, механических примесей, а также его вязкость превышают допустимые отклонения от норм.
Масло рекомендуется заменять после работы в следующие сроки в месяцах: в циркуляционных системах смазки металлорежущих станков 2-6, в системах смазки прокатных станов 3-12, в воздуходувках 1-2.
Для поддержания свойств масел и повышения их стойкости в процессе эксплуатации применяют маслоочистительные машины - сепараторы.
Рис. 235. Маслоохладительнертикального типа: 1 - патрувак для подвода нагретого масла; 2 - патрубок для отвода охлажденного масла; 3 – патрубок для подвода воды; 4 - крышка; 5 - патрубок для отвода воды; 6 - диафрагма;7 - сердечник; 8 - корпус; - опора; 10-вентиль для спуска воды .
Сепараторы (рис. 236) очищают масло от механических примесей и воды. Различают сепараторы с электрическим приводом и с приводом реактивного действия. При работе сепаратора из нижней конусной части тарелкодержателя масло под действием центробежных сил поступает в разделительные тарелки, где происходит отделение воды или механических примесей (в зависимости от того, как собран барабан сепаратора).
Так как удельный вес воды 2 и механических примесей 3 больше удельного веса масла, они под действием центробежных сил отбрасываются к внутренней стенке барабанов 4 и 6, а масло сосредоточивается в центральной части. При очистке масла от воды отделившаяся вода вытесняется через кольцевой зазор между водяной горловиной и внутренним диаметром регулирующего кольца в камеру 11. Чистое масло через водяную горловину поступает в среднюю камеру сборника масла, откуда насосом подается в камеру 9.
Рис. 236. Сепаратор масла:
а - схема расслоения масла; б - сепаратор; 1 - масло; 2 - вода; 3 - механические примеси; 4 и 6 - барабаны; 5 – тормоз ; 7 -пробка для заливки горячей воды, создающая водяной затнор: 8 камера избытка грязного масла; 9 - камера частого масла; 10 - барабан для отделения воды; 11 - камера для воды; 12 - стопор для разборки барабана; 13 -червячный вал
На рис. 227 приведена принципиальная схема установки сепаратора масла.
Механические примеси, осевшие на внутренней стенке корпуса барабана, удаляются при разборке барабана.
При незначительном содержании механических примесей допускается очищать масло методом отделения воды. При этом вода отделяется от масла до тех пор, пока механические примеси не перекроют своей массой кольцевой зазор между полем водяной горловины и внутренней стенкой корпуса барабана. Таким образом, при прекращении выделения воды через патрубок сепаратор останавливают и удаляют из него отложившуюся грязь.
Привод шестеренчатого насоса осуществляется от горизонтального вала привода сепаратора через эластичную муфту.
Ррис. 237. Принцип нальни я схеиа установки сепаратора:
А-.камера переполнения; Б-.камера частого масла; В - камера отходов воды; 1 - корпус сепаратора; 2 - бак дляводы; 3-бак для чистого масла; 4 - сетчатый фильтр; 5 - сдвоенный шестеренчатый насос; 6 - бак с очищаемым маслом; 7- всасывающий клапан; 8 - электрический подогреватель; 9 -кран; 10 - термометр
Для подогрева очищаемого масла сепараторы оснащаются электроподогревателями (рис. 238), обеспечивающими нагрев масла до 30°С.
Фильтрация обязательна .при всех способах очистки масла от механических примесей. Выбор фильтрующего материала зависит от характера этих примесей. Применяют фильтры грубой, нормальной, тонкой, и особо тонкой очистки. В фильтрах для регенерации отработавших масел применяют материалы для нормальной и тонкой очистки. В регене-ращиовных установках распространены путч-фильтры и фильтр-прессы. Перед фильтрацией рекомендуется подвергать масло отстою.
Для поддержания чистоты масла и продления срока использования •его до замены новым на каждой маслосистеме установлены по два •фильтра - рабочий и резервный.
Для визуального наблюдения, контроля и автоматического регулирования режима работы систем жидкой смазки применяют различные •контрольно-измерительные приборы, в том числе манометры, реле давления, термометры, поплавковые реле (для контроля и сигнализации уровня масла) и т. д.
Рис. 233. Электрооодогреватель ма<сла:
1 - подогревательная секция; 2 - кожух; 3 - клемная коробка; 4 - корпус подогревателя; 5 - предохранитель плавкий; 6 -патрубок отвода нагретого масла; 7- спускной кран