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 s_H не превышают 400 МПа при твердости поверхности Н £ 350 НВ, а также при s_H < 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;

b_w – рабочая ширина зубчатого венца, мм;

d_w1 – начальный диаметр шестерни, мм;

S – межосевой угол, град;

К_ве – коэффициент ширины зубчатого венца;

d_e1 – внешний делительный диаметр шестерни, мм.

В формуле (25.1) знак плюс принимают для внешнего зацепления, а минус – для внутреннего.

Для червячных передач вязкость масла (мм²/с) находят из уравнения

,

где v – окружная скорость червяка м/с.

Вязкость смазки для редуктора принимают как среднюю величину из найденных расчетом для быстроходной и тихоходной ступеней. Основные сведения о некоторых маслах, применяемых для смазки передач промышленного оборудования приведены, в табл. 25.1.

Для тяжелонагруженных червячных передач, работающих при окружных скоростях до 3 м/с допускается применять цилиндровые масла. Вязкость масла для передачи в этом случае может быть определена по рекомендациям [45, с. 24 – 25].

Открытые передачи смазывают пластичными (при v < 4 м/с) или маслами высокой вязкости, заливаемыми в кожухи-картеры. Для смазывания передач можно, например, применять солидол С по ГОСТ 4366-76 (работоспособен в интервале от –30 до 65°С; хорошая водостойкость), литол-24 по ГОСТ 21150-75 (работоспособен от –40 до 120°С; высокая водостойкость), ЦИАТИМ-203 по ГОСТ 8773-73 (работоспособен от –50 до 100°С; водостоек), ЦИАТИМ-208 по ГОСТ 16422-70 (работоспособен от –40 до 70°С; водостоек); графитная УCсА (ГОСТ 3333-80) и другие пластичные смазки [51,с. 276-295]. При плохих условиях эксплуатации смазочные операции с использованием пластичных смазок повторяют через 4 – 8ч., при хороших – через 2–5 дн.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Передаточные механизмы, среди которых наибольшее распространение получили передачи зацеплением, являются важным элементом машины. Их безотказная работа наряду с другими устройствами должна обеспечивать в полной мере функции исполнительных механизмов и машин в целом.

Как для силовых, так и кинематических передач получение оптимальных параметров (например, по габаритам, массе, стоимости) и строго определенных эксплуатационных характеристик невозможно без полных и совершенных методик расчетов. Не менее важным является внедрение в производство новых инструментов и технологий, в том числе при выполнении отделочных и упрочняющих операций, а также использование современной вычислительной техники в расчетах и управлении технологическим оборудованием. В будущем, несомненно, значительно большее внимание будет уделяться применению новых материалов, включая композиционные, порошковые и другие, а также высокоэффективных смазочных материалов. Все это потребует от инженера постоянного изучения новейшей периодической информации, учебной и специальной технической литературы для пополнения и обновления знаний, полученных в вузе при изучении курса «Детали машин и основы конструирования».

Авторы выражают благодарность С.А. Луганской за помощь в подготовке рукописи к печати.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Иосилевич Г.Б. Детали машин. М.: Машиностроение, 1988. – 368 с.

2. Анурьев В.М. Справочник конструктора машиностроителя: В 3т. М.: Машиностроение, 1999. Т3. – 848с.

3. Дунаев п.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. М.: Высш. шк., 1998. - 447 с.

4. Приводы машин / Под ред. В.В. Длоугого. Л.: Машиностроение, 1982. - 383 с.

5. Дунаев п.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. М.: Высш. шк., 1985. - 416 с.

6. Буланже А.В., Палочкина Н.В, Часовников Л.Д. Методика расчета зубчатых передач. М.: МВТУ, 1978. – 81 с.

7. Проектирование механических передач / Под ред. С.А. Чернавского, Г.А. Снесарева, Б.С. Козинцева. М.: Машиностроение, 1984.-560 с.

8. Филинов С.А., Фигнер И.В. Справочник термиста. Л.: Машиностроение, 1969. – 320 с.

9. Кореняко А.С. Теория механизмов и машин. Киев: Выща шк., 1976. – 444 с.

10. Марочник сталей и сплавов / Под ред. В.Г. Сорокина. М: Машиностроение, 1989. – 640с.

11. Кораблев А.И., Решетов Д.Н. Повышение несущей способности и долговечности зубчатых передач. М.: Машиностроение, 1968. – 288 с..

12. Зубчатые передачи / Под ред. Гинзбурга. Л: Машиностроение, 1980. – 416 с.

13. Скобейда А.Т., Кузьмин А.В. Макейчик Н.Н Детали машин и основы конструирования. Минск: Вышэйш. шк., 2000. –584 с.

14. ГОСТ 21354-87. Передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные внешнего зацепления. Расчет на прочность. М.: Изд-во стандартов, 1988. – 127с.

15. Кожевников С.Н. Теория механизмов и машин. М.: Машиностроение, 1969. – 584 с.

16. Кудрявцев В.Н. Зубчатые передачи. М.-Л.: Машгиз, 1957. – 263 с.

17. Решетов Д. Н. Детали машин. М.: Машиностроение, 1989. – 496 с.

18. Цилиндрические эвольвентные зубчатые передачи внутреннего зацепления. Расчет геометрических параметров. / И.А. Болотовский и др. М.: Машиностроение, 1977. – 192 с.

19. Кудрявцев В.Н. Детали машин. Л.: Машиностроение, 1980. – 464 с.

20. Методика расчета зубчатых цилиндрических эвольвентных передач на

прочность. / В.Е. Гриценко, Н.В. Бабец; Новочерк. политехн. ин-т. Новочеркасск, 1991. – 63 с.

21. Расчеты и испытания на прочность. Общие рекомендации к расчетам на прочность зубчатых передач. М.: ВНИИМАШ, 1989. – 105 с.

22. Чернин И.М., Кузьмин А.В. Ицкович Г.М. Расчеты деталей машин. Минск: Вышейш. шк., 1974. – 592 с.

23. Проектирование механических передач / С.А. Чернавский и др. М.: Машиностроение, 1976. – 608 с.

24. Заплетохин В.А. Конструирование деталей механических устройств. Л.: Машиностроение, 1990. – 669 с.

25. Курлов Б.А. Винтовые эвольвентные передачи. М.: Машиностроение, 1981. – 176 с.

26. Методические указания к выполнению домашнего задания по курсу «Деталей машин». Расчет конических передач / В.В. Синельников, Н.В. Шульга, В.Е. Гриценко, Н.В. Бабец и др.; Новочер. политехн. ин-т. Новочеркасск, 1986. – 36 с.

27. Иванов М.Н. Детали машин М.: Машиностроение, 1991. – 383 с.

28. Курсовое проектирование деталей машин. / Под ред. В.Н. Кудрявцева. Л.: Машиностроение, 1984. – 400 с.

29. Расчет и проектирование деталей машин / Под ред. Г.Б. Столбина и К.П. Жукова. М.: Высш. шк., 1978.- 247 с.

30. Гриценко В.Е., Бабец Н.В., Гриценко С.В. Эскизное проектирование редукторов / Новочерк. политехн. ин-т. Новочеркасск, 1992. – 48 с.

31. ГОСТ 19325-73. Передачи зубчатые конические. Термины и обозначения. М.: Изд-во стандартов, 1974. – 75 с.

32. ГОСТ 19624-74. Передачи зубчатые конические с прямыми зубьями. Расчет геометрии. М.: Изд-во стандартов, 1974. – 26 с.

33. ГОСТ 19326-73. Передачи зубчатые конические с круговыми зубьями. Расчет геометрии. М.: Изд-во стандартов, 1974. – 75 с.

34. ГОСТ 12289-76. Передачи зубчатые конические. Основные параметры. М.: Изд-во стандартов. 1978. – 5 с.

35. Часовников Л.Д. Передачи зацеплением. М.: Машиностроение, 1969. – 487 с.

36. Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя: В 3т. М.: Машиностроение, 1978. Т.3. 557с.

37. Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя: В 3т. М.: Машиностроение, 1999. Т.2. 880с.

38. Курсовое проектирование деталей машин. Ч.1. / А.В. Кузьмин, Н.Н. Макейчик, В.Ф. Калачев и др. Минск: Вышейш. шк., 1982. – 208 с.

39. Часовников Л.Д. и др. Методические указания к расчету червячной передачи. М.: МВТУ, 1980. – 36 с.

40. Седов Ю.Е., Адаскин А.М. Справочник молодого термиста. М.: Высш. шк., 1986. –239 с.

41. Производство зубчатых колес / Под ред. Б.А. Тайца. М.: Машиностроение, 1990. – 464 с.

42. Мягков В.Д. Краткий справочник конструктора. Л.: Машиностроение, 1975. – 816 с.

43. Иванов М.Н., Иванов В.Н. Детали машин. Курсовое проектирование. М.: Высш. шк., 1975. – 551 с.

44. ГОСТ 3675-81. Передачи червячные цилиндрические. Допуски. М.: Изд-во стандартов, 1986. – 61 с.

45. Курсовое проектирование деталей машин. Ч.2. / А.В. Кузьмин, Н.Н. Макейчик, В.Ф. Калачев и др. Минск: Вышейш. шк., 1982. – 334 с.

46. Детали машин в примерах и задачах / Под ред. С.Н. Ничипорчика. Минск: Вышейш. шк., 1981. – 432 с.

47. Детали машин. Атлас конструкций / Под ред. Д.Н. Решетова. М.: Машиностроение, 1979. –367 с.

48. Методика расчета зубчатых конических передач на прочность / В.Е. Гриценко, Н.П. Ситалов, Н.В. Бабец; Новочерк. политехн. ин-т. Новочеркасск, 1981. – 31 с.

49. Методика расчета червячных передач / Н.П. Ситалов В.Е. Гриценко, Б.Н. Васильев, Н.В. Бабец; Новочерк. политехн. ин-т. Новочеркасск, 1983. – 37 с.

50. Клебанов Б.М., Гинзбург А.Е. Зубчатые передачи в машиностроении. Л.: Машиностроение, 1978. – 120 с.

51. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости / Под ред. В.М. Школьникова. М.: Химия, 1989. – 432 с.

52. ГОСТ 1643-81. Передачи зубчатые цилиндрические. Допуски. М.: Изд-во стандартов, 1982. - 58 с.

53. Гжиров Р.И. Краткий справочник конструктора. Л.: Машиностроение, 1983. – 464 с.

54. Точность и производственный контроль в машиностроении /Под ред. А.К. Кутая и Б.М. Сорочкина. Л.: Машиностроение, 1983. – 368 с.

[1] ГОСТ 19036 – 94 регламентирует параметры исходных производящих червяков: значения углов профиля, а также коэффициенты – высоты витка h^* = 2,2 (для эвольвентных червяков h^* = 2,2 + 0,2×cosg, где g – угол подъема витка); высоты головки витка h_a^* = 1; высоты ножки витка h_f1^* = 1,2; радиального зазора у поверхности впадин червяка c₁^*= 0,2 и колеса c₂^*= 0,2 (в обоснованных случаях c₂^*= 0,15…3); глубины захода h_w^* = 2; граничной высоты зуба h_l1^* ³ 2 [37, с. 609 – 611].

[2] Рабочие поверхности витков архимедовых и конволютных червяков могут быть прошлифованы лишь специально профилированным по кривой шлифовальным кругом, что существенно повышает стоимость изготовления.

[3] Окружная скорость червяка v₁ =.v_s×соs g_w, где v_s — скорость скольжения, м/с; g_w — угол подъема витка червяка (v_s и g_w определяются по рекомендациям п.18.1.9)

[4] В формуле (23.2) условно принято, что 30% поверхности редуктора обдувается вентилятором, а остальное охлаждается за счет естественной циркуляции воздуха. Максимальное значение К_Т при охлаждении вентилятора достигает 50 Вт/(м²×°С). Обычно К_Т = 20-30 Вт/(м²×°С).