25. Выбор смазочных материалов
Подавляющее большинство передач зацеплением выполняют закрытыми (редукторы, мультипликаторы, коробки передач и т. п.) и лишь незначительную часть — открытыми. Во всех случаях правильный выбор смазочных материалов обеспечивает повышение долговечности, способствует уменьшению потерь на трение.
Для закрытых передач применяют циркуляционную, картерную и смешанную системы смазки. Выбор смазки осуществляют, учитывая особенности работы всех передач, находящихся в общем корпусе. Картерную систему смазки можно применять для зубчатых передач при окружной скорости в зацеплении v < 15 м/с, а для червячных передач – при v <10 м/с. Картерная система обеспечивает при окружной скорости колес v > 3 м/с удовлетворительные условия для смазывания разбрызгиванием подшипников, установленных в корпус; при v <3 м/с их изолируют от масляной ванны и смазывают отдельно. Минимальная емкость масляной ванны в картере определяется из расчета 0,35 – 0,7 л масла на 1 кВт передаваемой мощности, причем меньшие значения принимают для мощных редукторов. В масляную ванну обычно погружают колеса передач, а также вспомогательные смазочные шестерни, находящиеся с ними в зацеплении. Минимальная глубина погружения цилиндрических зубчатых колес в масляную ванну составляет 1-5 модулей, а витков червяков – 2-4 модулей, при этом уровень масла не должен быть выше центра шарика или ролика подшипника вала червяка. У конических колес минимальную глубину погружения выбирают так, чтобы смазкой было покрыто от половины до полной длины зубчатого венца. Тихоходные зубчатые колеса при v < 0,5 м/с, а также червячные колеса (при верхнем расположении червяка (рис. 23.2, б) допускается погружать максимально на глубину до 1/6- 1/3 радиуса и даже до половины.
Если червяк размещается под колесом (см. рис. 23.2,а) или сбоку от колеса и установлен на подшипниках качения, высоту уровня масла выбирают с учетом соотношения диаметров червяка и его подшипников. Червяк во избежание больших потерь мощности на перемешивание масла следует погружать на глубину (2 – 4)×m. Если уровень смазки достигает центра тела качения, а глубина погружения червяка в масляную ванну оказывается недостаточной, то на валу червяка устанавливают брызговики (рис.23.2,а), обеспечивающие подачу смазки в зацепление.
Устанавливая глубину погружения смазочных деталей в масляную ванну, следует учитывать колебание уровня масла при работе редуктора. Глубину масляной ванны выбирают так, чтобы при работе передач не происходило взбалтывание накапливающегося на дне осадка и продуктов износа. Поэтому зазор между наружной поверхностью наиболее погруженного колеса и дном картера рекомендуется принимать не менее 5 – 10 модулей, а между червяком и дном не менее 0,6 делительного диаметра червяка d1 при ширине масляной ванны не менее (2—2,2)×d1.
Срок службы масел зависит от многих факторов и составляет обычно 2500 – 5000 часов, а при благоприятных условиях доходит до 15000 часов.
Циркуляционная система смазки, применяемая обычно при высоких окружных скоростях, а также значительных тепловыделениях, обеспечивает надежную и долговечную работу передач. Циркуляционная система наиболее эффективна при большом числе точек смазки. Подача смазочного материала к ним осуществляется насосом из резервуара. Минимальную емкость резервуара или системы рекомендуется принимать в пределах 3–6-минутного расхода. При смазке зубчатых передач ориентировочно на каждый 1 см ширины зубчатого венца требуется подавать 0,4 – 0,75 л масла в минуту.
Смешанная система смазки позволяет использовать достоинства картерной и циркуляционной систем.
Смазку закрытых передач чаще всего осуществляют жидкими маслами (см. табл. 25.1). Масла без присадок (нелегированные) рекомендуют применять для смазки зубчатых колес, если контактные напряжения sH не превышают 400 МПа при твердости поверхности Н £ 350 НВ, а также при sH < 850 МПа и Н > 350 НВ. Масла с присадками (легированные) применяют в более нагруженных передачах, т.е. преимущественно для средне- и тяжелонагруженных передач. Окончательно выбор смазочных материалов, особенно легированных масел, рекомендуется производить по результатам их работы в условиях эксплуатации.
Ориентировочно вязкость нефтяных масел для зубчатых передач можно определить по формуле [50]:
,
где n50 – кинематическая вязкость масла при 50°С, мм2/с;
К0 – силовой фактор;
НV – твердость более мягкого из зацепляющихся зубчатых колес по Виккерсу (см. табл. 2.2)
v – окружная скорость в зацеплении, м/с.
Значение К0 определяют по формулам:
для цилиндрических передач
; (25.1)
для конических
. (25.2)
В формулах (25.1) и (25.2)
u –передаточное число;
T1 – крутящий момент на шестерне, Н м;
bw – рабочая ширина зубчатого венца, мм;
dw1 – начальный диаметр шестерни, мм;
S – межосевой угол, град;
Кве – коэффициент ширины зубчатого венца;
de1 – внешний делительный диаметр шестерни, мм.
В формуле (25.1) знак плюс принимают для внешнего зацепления, а минус – для внутреннего.