Смазка и смазочные материалы

Смазка зубчатых и червячных редукторов уменьшает потери мощности на трение в зацеплении и подшипниках, значительно снижает износ трущихся поверхностей, уменьшает нагрев передачи, снижает шум и предохраняет от коррозии.

Смазку зубчатых и червячных зацеплений в редукторах, пере­дающих сравнительно небольшие мощности при окружных скоро­стях, не превышающих 12 м/с, осуществляют погружением зубчатых или червячных колес (или червяков) в масло, заливаемое в картер редуктора (для червячных передач 12 м/с).

В червячных редукторах при окружной скорости червяка v_t> > 4... 5 м/с рекомендуется червяк помещать над колесом. При

Змеевик

Рис. 132

нижнем расположении червяка (под колесом) и ^>5м/с вращаю­щийся червяк интенсивно взбалтывает масло, что приводит к быст­рому его старению и ухудшению смазки. Достаточен такой уровень масла в корпусе редуктора, при котором обеспечено погружение цилиндрического колеса на высоту зуба, а конического на всю длину и высоту зуба.

Обычно глубину погружения для цилиндрических зубчатых колес принимают равной (1...5)т_Л, а для конических — (0,5... 1,0)6. Объем масляной ванны ~ 0,4 ... 0,8 л масла на 1 кВт передаваемой мощности редуктора.

В многоступенчатых редукторах диаметры колес не одинаковы, поэтому нормальное погружение в масло зубьев колес меньшего диаметра приводит к более глубокому, чем указано, погружению зубьев колес большего диаметра (в целях ограничения потери мощ­ности на размешивание смазочного материала не рекомендуется погружать тихоходное зубчатое колесо на глубину более ^lUd_a). В некоторых случаях, чтобы избежать чрезмерного погружения колес в масло, применяют специальные смазочные шестерни

(рис. 132, а), смазочные кольца (б), брызговики (в) или раздельные смазоч­ные ванны в корпусе редуктора.

В быстроходных редукторах или в редукторах, передающих большие мощ­ности, зацепления передач смазывают с помощью насосов, подающих масло из картера редуктора непосредственно в зону зацепления (рис 133).

Подшипники смазывают жидким маслом, поступающим к ним из об- Рис. 133 щей масляной ванны (картера) редук-

тора, путем разбрызгивания или, при малых скоростях, пластичными мазями (солидол, консталин), гер­метизирующими узлы трения и хорошо заполняющими зазоры.

Смазочный материал должен обладать маслянистостью—способ­ностью образовывать на поверхности трения устойчивые адсорби­рованные пленки и вязкостью—сопротивлением относительному сдвигу слоев масла.

Жидкое масло является основным смазочным материалом. Оно имеет низкий коэффициент внутреннего трения, легко поступает к месту смазки, оказывает охлаждающее действие.

Г

Таблица 4. Рекомендуемые марки масла в зависимости от окружной скорости v, v_m или скорости скольжения v_s

Передача	Скорость vm, s> м/с
	0. . .1	1 . . .2	2...5	5...12
Зубчатая	Цилиндровое 52,38 (ГОСТ 6411—76)	И-100А	И-100А;И-70А	И-70А; И-50А
Червячная	То же	Цилиндровое 52,38 (ГОСТ 6411-76)	И-100А	И-100А; И-70А

ОСТ 20799—75 регламентирует следующие марки (в зависи­мости от кинематической вязкости при 50° С) индустриальных масел: И-5А, И-8А, И-12А, И-20А, И-25А, И-ЗОА, И-40А, И-50А, И-70А, И-100А (табл. 4).

Тепловой расчет редуктора (закрытой червячной передачи)

При эксплуатации редуктора работа сил трения (в зацеплениях и подшипниках) превращается в теплоту, нагревающую детали и масло, находящееся в картере редуктора. Чрезмерное повышение температуры масла уменьшает его вязкость и маслянистость, т. е. нарушает нормальный режим смазки зацепления и подшипников редуктора, приводя к снижению КПД и повышению опасности заедания зубьев.

Цилиндрические и конические редукторы имеют высокий КПД, поэтому тепловыделение в них невелико и температура масла не превышает допускаемой. КПД червячных и зубчато-червячных редукторов сравнительно низкий, поэтому при длительной работе они могут сильно нагреваться вследствие выделения большого коли­чества теплоты. В связи с этим для обеспечения нормальной эксплуатации этих редукторов необходим их тепловой расчет.

Потери мощности в редукторе

Если считать, что вся потерянная мощность переходит в теп­лоту, тогда тепловой поток (Вт), выделяемый редуктором,

Тепловой поток, отводимый с поверхности редуктора при его естественном охлаждении, выражается формулой

Фвтв = ('»«-'в)

где t_M и t_B—температура соответственно масла в редукторе и окру­жающего воздуха, °С; S —площадь поверхности корпуса редуктора без днища, м²; ^ — коэффициент теплопередачи, Вт/(м²-°С), кото­рый определяется удельным тепловым потоком, отнесенным к раз­ности в один градус между температурами нагревающего и нагре­ваемого потоков.

По истечении некоторого времени после начала работы редуктора устанавливается тепловое равновесие, т. е.

^выд ⁼ ®отв*

Приравнивая правые части выражений для Ф_выд и Ф_отв, находим температуру масла в редукторе /_м, которая не должна превышать допускаемой температуры:

^{^ = Л(1-Я)/ад + ^в<[а (174)}

В формулы (174), (175) значение мощности P_t на валу червяка следует подставлять в ваттах. Обычно принимают температуру воздуха £_В = 20°С Температура масла в картере редуктора не должна превышать |7_М]« 60 ... 80°С Значение коэффициента тепло­передачи ^«8... 18 Вт/(м²-°С). При хорошей циркуляции воздуха вокруг корпуса редуктора рекомендуется принимать большие зна­чения k_t. Если корпус редуктора обдувается вентилятором, уста­новленным на валу червяка, то k_t&2\ ... 28 Вт/(м²-°С).

При повторно-кратковременном режиме работы редуктора про­верку на нагрев масла производят по уравнению

'м = 1 - TI)/(**S)] (2*_п/60) + t_B < р J. (175)

Здесь 2?_п —сумма рабочих периодов в течение 1 ч, выраженная в минутах. Например, если редуктор через каждые 10 мин работы отключается на 5 мин, то 2^_п = 40.

Если площадь поверхности запроектированного червячного редук­тора не обеспечивает нормального теплового режима его работы, то рекомендуется ее увеличить, сделав корпус ребристым. При этом в общую площадь теплоотдающей поверхности вводят лишь 50% площади ребер, что составляет примерно 20... 25% от пло­щади теплоотдающей поверхности редуктора (без учета днища). Если применение ребристого корпуса и искусственного обдува не дает должного эффекта, то в картер редуктора можно вмонтиро­вать змеевик с охлаждающей водой (см. рис. 132, в). Следует иметь в виду, что при этом формулы (174) и (175) применять нельзя.

При выполнении теплового расчета одноступенчатого червячного редуктора площадь теплоотдающей поверхности корпуса можно определить по эмпирической формуле

S«20<&. (176)

Задача 34. Передаточное число трехступенчатого цилиндрического редуктора (см. рис. 131): a) «₀6iu=154, б) и_общ=120. Найти передаточные числа каждой ступени передач.

Решение, а) 1. Учитывая рекомендацию о разбивке общего передаточного числа цилиндрического редуктора, принимаем u_s—передаточное число 3-й сту­пени, «2=1,25 и₃—передаточное число 2-й ступени (увеличили на 25%), и₁₌= 1,3и_а = 1)3-1,25 «з—передаточное число 1-й ступени (увеличили на 30% по сравнению со 2-й ступенью).

2. По формуле (173) определяем передаточное число 3-й ступени, а затем и первых двух ступеней зубчатых передач редуктора.

Из «общ = 1 >3 • 1,25 • 1,25«1 получаем 154 = 1,3.1,562и£.

Следовательно,

и₃ = з/_154/(j _f3. j _>562) ^ 3/76 = 4,23; «₂ = 1,25 «₃= 1,25.4,23 = 5,28; tt_i==l,3 «2 = 1,3.5,28 = 6,88. Проверка: и₀бщ = «i«2^tts = 6,88 • 5,28 • 4,23 = 154.

Задача 35. Проверить на нагрев одноступенчатый червячный редуктор: 1) при повторно-кратковременной работе, 2) при длительной непрерывной работе, если: а) Р| = 5,5 кВт, д_ш=225 мм, 2*_п =40, *_В = 20°С, т]=0,82; б) />₄ = 7,5 кВт,

а_ш = 280 мм, 2*_п = 35, /_В = 20°С, т]=0,83.

Решение, а) По формуле (176) определяем площадь теплоотдающей поверх­ности корпуса редуктора:

5 я 20<&=20.0,2253 = 0,975 мЗ.

1. Температуру масла в редукторе при повторно-кратковременной работе определим по формуле (175) при А* я 8... 18 Bt/(mV'C), Принимая ^ = с= 13 Вт/(м§.°С), получаем

р_% (1-т))2/_{п f} , _^5,5« 10* (1-0,82) 40 . _ог

^/м==_Ж~60"⁺'^в=* 13.0,975 •60+20-⁷²»^{2 С}*

что можно считать допустимым.

2. При длительной непрерывной работе редуктора по формуле (174) получаем

(1--Л)/(*Ф ± /_в=5,5.10³- (1-0,82)/(13.0,975)+20 = 98,З^оС|

что больше предельно допустимой температуры [*_м]тах=80^оС на

Г*м-[*м]тах/Г'м]тах1 Ю0% = [(98,3-80)/80] 100<й = 22,9%.

Для обеспечения нормального теплового режима редуктора запроектируем корпус ребристым, что увеличит его теплоотдающую поверхность примерно на 20 ... 25% от площади S.

Принимая S_Pe6p=S+0,25S = 1.25S = l,25.0,975==l,219 м?, получаем

^^(l-Ttf/^^

что незначительно (на 3,13%) превышает предельно допустимую температуру Нормальный тепловой режим редуктора можно создать и без изготовления ребристого корпуса. Для этого достаточно обеспечить хорошую циркуляцию воз духа,, при которой fy = 15 ... 18 Вт/(м^° С), или применить искусственный обдув корпуса, что повысит коэффициент теплопередачи до kf = 21 ... 28 Вт/(м2«° С) Литература: [3,4, 7, 9,, 10, 11]; задачи 9.6, 9.7, 9.9 [12]. Вопросы для самопроверки. 1. Для чего применяют редукторы и мультипли каторы? 2. Перечислите основные детали редуктора. 3. Как классифицируют редукторы по виду звеньев передачи и числу пар передач? 4. Какую ступень цилиндрического редуктора и почему рекомендуется делать прямозубой и какую — косозубой? 5. В каких случаях применяют одноступенчатые и многоступенчатые цилиндрические редукторы? 6. В каких случаях применяют многоступенчатые комбинированные редукторы, а также конические и червячные одноступенчатые редукторы? 7. Почему при проектировании цилиндрических многоступенчатых редукторов рекомендуется передаточные числа быстроходных ступеней принимать больше тихоходных? 8. Построите кинематическую схему трехступенчатого цилинд­рического редуктора и вычислите его передаточное число, если &i = 25, г₂=125, z₃ = 22, z₄ = 88,, «6=23, г_в — 115. 9. Для чего применяют смазку зацепления и подшипниковых узлов редукторов? 10. Почему при проектировании червячных и зубчато-червячных редукторов обязательно выполняют тепловой расчет? 11. На­пишите уравнения для теплового расчета редуктора и поясните величины, вхо­дящие в это уравнение.