Определить марку масла для червячно-цилиндрического редуктора (рис. 7.1) по заданным значениям основных параметров зубчатой и червячной передач.
Рис. 7.1. Схема червячно-цилиндрического редуктора:
1,2,3 – ведущий, промежуточный и ведомый валы; 4 – червяк; 5 – червячное колесо; 6,7 – шестерня и колесо цилиндрической ступени; n 1 n 2 n 3 – частота вращения ведущего, промежуточного и ведомого валов редуктора
Варианты заданий
| Червячная передача | Зубчатая передача |
|||||||
| d 1 , мм | n 1 , об/мин | γ,° | σ H , МПа | d 3 , мм | n 2 , об/мин | Н нв, МПа | Н Н V МПа | |
| 1 | 32 | 2900 | 7,125 | 190 | 80 | 360 | 230 | 236 |
| 2 | 54 | 2815 | 23,962 | 360 | 90 | 400 | 240 | 246 |
| 3 | 30 | 2860 | 21,801 | 250 | 140 | 410 | 250 | 257 |
| 4 | 36 | 2840 | 18,435 | 290 | 100 | 400 | 260 | 271 |
| 5 | 40 | 2910 | 8,130 | 280 | 60 | 360 | 270 | 285 |
| 6 | 32 | 2850 | 3,576 | 300 | 80 | 390 | 283 | 301 |
| 7 | 64 | 2880 | 14,036 | 290 | 100 | 360 | 230 | 236 |
| 8 | 84 | 2940 | 4,764 | 320 | 85 | 420 | 240 | 246 |
| 9 | 60 | 2810 | 11,310 | 300 | 95 | 400 | 235 | 241 |
| 10 | 42 | 2920 | 6,462 | 265 | 80 | 415 | 240 | 246 |
| 11 | 50 | 2940 | 15,945 | 280 | 100 | 365 | 250 | 257 |
| 12 | 40 | 2880 | 14,036 | 260 | 95 | 410 | 240 | 246 |
| 13 | 35 | 2945 | 26,565 | 250 | 75 | 365 | 235 | 241 |
| 14 | 55 | 2945 | 7,125 | 260 | 75 | 420 | 230 | 236 |
| 15 | 40 | 2840 | 5,711 | 300 | 110 | 405 | 230 | 236 |
Выбор вязкости масла
Значения коэффициентов трения для различных материалов снижаются с ростом вязкости смазочного материала. Однако одновременно повышаются гидромеханические потери на его перемешивание. Поэтому вопрос правильного выбора вязкости масла сводится к определению некоторого оптимального ее значения на основе опыта изготовления и эксплуатации узлов машин, а также рекомендаций теории смазывания.
Вязкость масла для смазывания зубчатых передач со стальными зубьями приближенно определяется по рисунку 7.2 (заштрихованная зона) в зависимости от фактора :
(7.1)
где – твердость по Виккерсу активных поверхностей зубьев;
– контактные напряжения, МПа;
– окружная скорость в зацеплении, м/с.
Рис. 7.2. Вязкость нелегированных нефтяных масел
для стальных зубчатых передач
При температуре окружающего воздуха ниже плюс 10°С и для передач высокой точности следует принимать наименьшее значение вязкости (в заштрихованной зоне). Верхний предел рекомендуется назначать при зубчатых колесах из стали одной марки или если хотя бы одно из них выполнено из никелевой или хромоникелевой стали. В многоступенчатых редукторах с общей масляной ванной вязкость масла принимают промежуточной между требующейся для тихоходной и быстроходной ступеней.
Приближенные значения вязкости масел для червячных передач определяют по рисунку 7.3. (заштрихованная зона) в зависимости от величины . :
, (7.2)
где контактные напряжения для венцов колес из оловянных бронз, МПа
Скорость скольжения в зацеплении, м/с;
υ s =5,24·10 –5 d 1 n 1 / cosγ, (7.3)
где d 1 – диаметр делительной окружности червяка, мм;
n 1 – частота вращения червяка, об/мин.
Рис. 7.3. Вязкость нелегированных нефтяных масел для червячных передач
В редукторах, коробках передач, станках и других устройствах, содержащих зацепления, подшипники качения смазываются тем же смазочным материалом, что и зацепления. Если смазочный материал выбирается исходя из условий работы подшипников, то рекомендуется назначать вязкость (10-30)10 -6 м 2 /с при рабочей температуре. Более вязкие масла используются для смазки высоконагруженных подшипников с низкой скоростью, роликовых сферических, конических и упорных подшипников (вследствие повышенного трения скольжения тел качения о дорожки и сепаратор).
По физическому состоянию смазочные материалы делятся на жидкие, пластичные и твердые. Наибольшее применение находят жидкие нефтяные масла. К ним относятся индустриальные масла общего назначения и специальные, область применения которых отражена в их названиях: турбинные (смазка подшипников и вспомогательных механизмов турбоагрегатов), авиационные, трансмиссионные, автомобильные и т.д. Сведения о вязкости и температуре застывания наиболее распространенных масел приведены в таблице 7.2.
Таблица 7.2
Нефтяные смазочные масла
| Марка масла | Температура застывания, °C | Марка масла | Кинематическая вязкость υ·10 -6 , м 2 /с, при 50°C | Температура застывания, °C | ||
| Индустриальные (ГОСТ 20799-88) | Турбинные (ГОСТ 32-74) |
|||||
| И-8А | 6–8 | –20 | Т 22 | 20–23 | –15 | |
| И-12А | 10–14 | –30 | Т 30 | 28–32 | –10 | |
| И-20А | 17–23 | –15 | Т 46 | 44–48 | –10 | |
| И-25А | 24–27 | –15 | Т 57 | 55–59 | – | |
| И-30А | 28–33 | –15 | Авиационные (ГОСТ 21743-76) |
|||
| И-40А | 35–45 | –15 | МС–14 | 92 | –30 | |
| И-50А | 47–55 | –20 | МС–20 | 161 | –18 | |
| И-70А | 65–75 | –10 | МК–22 | 192,5 | –14 | |
| И-100А | 90–118 | –10 | МС–20С | – | –18 | |
Примечание . Для передач общего назначения выбираются индустриальные масла
ПРИМЕР расчета:
Определить марку масла для червячно-цилиндрического редуктора. Частота вращения ведущего вала редуктора n 1 = 2860 об/мин, диаметр делительной окружности червяка d 1 =50 мм, угол подъема витков резьбы червяка γ = 21,801°, рабочие контактные напряжения σ H =210 МПа. Частота вращения вала-шестерни зубчатой передачи n 2 =286 об/мин, диаметр делительной окружности шестерни d 3 =80 мм, твердость материала шестерни Н нв = 240 МПа.
На сегодняшний день червячные механизмы получили весьма широкое распространение, так как являются частью различных механизмов. Основное предназначение заключается в непосредственной передаче усилия от электрического двигателя к непосредственному исполнительному органу. Принцип работы, как правило, основан на взаимодействии двух или нескольких элементов, которые постоянно находятся в зацеплении. Слишком длительная эксплуатация под нагрузкой и низкий уровень масла в редукторе становятся причиной истирания основных элементов. Именно поэтому важно правильно подобрать масло для червячных редукторов и провести его своевременную замену.
Периодичность замены масла в редукторе
Довольно распространенным вопросом можно назвать то, как часто и зачем менять масло в редукторе. Большинство специалистов рекомендуют проводить замену в соответствии с отработанным ресурсом. Для автоматических коробок передач этот показатель составляет 30 тысяч километров, в случае механики показатель составляет 50 тысяч километров.
Замена проводится по нижеприведенным причинам:
- Со временем из-за перегрева и другого воздействия основные свойства масла ухудшаются. Примером можно назвать снижение смазывающих свойств и многие другие моменты. Именно поэтому устройство не прослужит в течение длительного срока.
- Естественный износ металлических изделий становится причиной, по которой в составе большое количество металлической стружки. Она становится причиной сильного нагрева по причине возникающего трения.
- Ухудшение основных свойств смазки червячного механизма становится причиной перегрева и повышенного износа основных элементов.
- Со временем количество смазывающего материала уменьшается естественным образом. При этом производители не рекомендуют проводить смешивание отработки с новым, так как это только снизит основных эксплуатационные характеристики.
Редуктор – это механизм, предназначенный для передачи и преобразования вращающего момента вала. Редукторы различаются по скоростям вращения, передаточному числу, типу корпуса, типу механической передачи. Основными деталями редуктора являются шестерни различных размеров с разными передаточными числами, которые и обеспечивают изменение частот вращения.
Необходимость проектирование редукторов разных конструкций возникает из-за различных требований к эксплуатации механизмов и области их применения. Редукторы, используемые в промышленности, подчас вынуждены выдерживать нагрузки и высокие температуры до 200°С, например, в цехах горячей штамповки или на прокатных станах.
Смазка редуктора должна осуществляться через определённые сроки, а также после проведения ремонта отдельных частей механизма. В процессе эксплуатации редуктора нередко возникает необходимость замены шестерней или реставрации корпуса, а также очищение поверхности от коррозии.
ООО «НПП «МАПСОЛ» предлагает два усовершенствованных продукта, специально созданных для обслуживания редукторов со всеми видами зубчатого сцепления, с открытым или полузакрытым корпусом, работающих как в нормальных, так и в экстремальных условиях эксплуатации, - пластичную смазку «Мапсол-Р» и трансмиссионное масло «Мапсол-Транс-ойл».
Преимущества продукции «Мапсол»:
- Снижение трения и износа
- Увеличение времени между обслуживанием механизма
- Предотвращение заеданий
- Высокая несущая способность
- Хорошие вязкостные и противозадирные свойства
- Широкий диапазон температур
Смазка для червячного редуктора
Смазка для червячного редуктора подбирается, исходя из технических соответствий условий работы механизма и свойств смазочного материала. Основное отличие червячного редуктора – использование при передаче крутящего момента червячной передачи. Червяк – это особый винт трапецеидальной формы, который может быть цилиндрическим или глобоидным. Червячное колесо часто изготавливается из двух разных материалов (для зубьев и для сердцевины), что позволяет использовать червячные редукторы в механизмах, где требуется высокий крутящий момент при низких угловых скоростях.
Червячные редукторы работают в условиях сильного трения, поэтому правильный подбор смазочных материалов играет решающую роль при эксплуатировании механизма.
Редукторная смазка «Мапсол-Р» представляет собой загущенное нефтяное масло со специально подобранным присадочным комплексом, который обеспечивает высокие антифрикционные и противозадирные свойства, позволяя применять смазку в особо нагруженных узлах трения открытых шестерней и других частей редукторов промышленного назначения.
Смазка планетарного редуктора
Работа планетарного редуктора основана на механизме планетарной передачи, когда вращательное движение передаётся зубчатыми шестернями на подвижных осях вращения (сателлитами), соединённых с центральным колесом. Подвижное звено, на котором расположены сателлиты называется водилом. Оно жёстко фиксирует оси движущихся шестерён. Планетарные редукторы компактнее и меньше по массе, однако очень эффективны, поэтому широко используются в станкостроении, транспортном машиностроении, приборостроении, где механизмы порой испытывают большие температурные и физические нагрузки.
Основное назначение смазочных материалов – уменьшение трения между соприкасающимися поверхностями и увеличения срока службы детали. Смазка планетарного редуктора, наряду с этим, позволяет предотвращать задиры и заедания механизма, создаёт водоотталкивающую плёнку и не допускает попадание абразивных частиц на поверхность трения.
Смазывание червячных передач имеет некоторую особенность по сравнению со смазыванием цилиндрических передач. При малых углах наклона витков червяка КПД червячных передач падает до 0,6...0,7 и значительная часть механической энергии переходит в тепловую, нагревая масло и детали редуктора. Для устранения разрыва масляной пленки в месте контакта для червячных передач выбирают более вязкое масло, чем для передач с цилиндрическими зубчатыми колесами.
Смазывание зацепления червячных передач осуществляется погружением червяка (при нижнем его расположении относительно колеса) или погружением колеса (при верхнем расположении червяка). Червяк рекомендуется погружать в масло как можно глубже, примерно до оси, если этому не препятствуют условия нагрева. Минимальная глубина погружения должна быть не менее двойной высоты витка.
При верхнем расположении червяк смазывается маслом, передаваемым зубьями колеса при их погружении в масляную ванну.
При скоростях скольжения 6...8 м/с и непрерывной работе редуктора рекомендуется применять циркуляционное смазывание. Смазка должна проводиться с обеих сторон червяка для более интенсивного отвода тепла из зоны зацепления.
Подшипники вала червяка при нижнем его расположении смазываются маслом из ванны редуктора, смазывание подшипников червячного колеса в этом случае может осуществляться при помощи устройств, приведенных на листе 172. Здесь масло снимается с обода колеса скребками и направляется в канавку, расположенную в опорном фланце корпуса, по которой и стекает к подшипнику.
При расположении червяка выше колеса подвод смазки к подшипникам предусматривается в конструкции редуктора.
При скорости скольжения на червяке, превышающей 3 м/с, подвод масла к подшипникам может быть таким, как показан на листе 176, рис. 1. В этом случае масло, попадая с колеса на витки червяка, отбрасывается центробежной силой и улавливается наклонной плоскостью отбойника, закрепленного на верхней стенке крышки редуктора. С отбойника масло стекает в корытообразный желобок и затем в подшипники, а с подшипников оно стекает в масляную ванну.
Второй способ подвода масла к подшипникам червячного вала показан на листе 176, рис. 2. Здесь разбрызгиваемое масло попадает на вертикальные стенки крышки редуктора и собирается в желобах, отлитых заодно со стенкой. Через отверстия, просверленные в приливах против желобов, масло стекает к подшипникам. Для равномерного подвода масла к подшипникам с обеих опор каждый желоб разделен ребром.
На рис. 38 показано смазывание червячного зацепления и подшипников при боковом расположении червяка. Для устранения течи масла по вертикальному валу червячного колеса предусмотрен стакан, входящий в прорезь червячного колеса, по высоте выше уровня масла, залитого в картер. Стакан крепится болтами в нижней части корпуса. В этом случае подшипники смазываются индивидуально пластичной смазкой.