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.

Использование редукторов червячного зацепления характерно для машин, имеющих особые требования по параметрам резкой смены скоростей и бесшумности привода. Но чтобы в значительной мере препятствовать снижению КПД, которое свойственно для таких зацеплений, рекомендуется использование специальных смазочных средств. Качественно масло для червячных редукторов позволяет защитить редуктор от таких потерь, которые порой могут составлять до 42% (более касается систем с повышенным передаточным отношением). Необходимость выбрать такое масло обоснована также следующими потребностями:

Уменьшение нагрева, получаемого от большого числа кинетической энергии в момент преобразования;

Предотвращение износа деталей во время самоторможения;

Улучшение передачи мощности;

Увеличение ресурса работы червячного редуктора;

Защита от износа от частой смены нагрузок.

Для достижения всех параметров, возникает необходимость подобрать наиболее подходящий состав смазочного материала, который позволит снизить уровень износа, в особенности при высоких рабочих темпах, свойственных для современного оборудования 2014-2016 годов выпуска.

Схемы и методы смазки зубчатых и червячных передач

На получение редуктором максимальной производительности, важен выбор схемы и способа осуществления смазки. В зависимости от типа используемого на предприятиях Харькова оборудования, или, например, эксплуатируемых в условиях частной практики приводных агрегатов в Днепропетровске, применяется конкретная схема смазки. Это способствует и облегчению хода механизмов особого расположения, и выполнению охладительной функции. Наиболее распространенными вариантами являются:

Смазка зацепляющихся зубьев происходит путем передачи осевшему количеству масла между зубцами. При этом корпус служит емкостью для данного состава, заполняющего пространство на высоту 2-3 зуба.

Второй метод - использование дополнительной шестерни, вращающейся на закрепленной в корпусе оси и сопрягаемой с одним из редукторных колес. Эту схему применяют при случае, когда ведомое колесо работает при скорости ниже 15 м/сек.

Метод применения насосной подачи, создаваемой принудительное давление. Здесь защитное покрытие стекает по внутренней поверхности редуктора и отводится маслоотводом. Данная схема предполагает точную подачу струи в место входа зубцов в зацепление, обеспечивая максимальную производительность.

Метод обработки узких колес предполагает наличие одиночных сопл. Здесь же возможен индивидуальное внесение смазочных средств в места зацепления.

В связи с этим, необходимость купить наиболее оптимальное и качественное масло под работу конкретного приводного механизма напрямую связана с значительных улучшением производительности каждого узла (вал, колеса, подшипники) и всего агрегата.

Какое масло заливать в червячный редуктор

При выборе масел, наиболее соответствующих вашему редуктору, учитываются, как минимум 2 фактора:

Температура окружающей среды, где эксплуатируется привод;

Эксплуатационный режим агрегата.

Учитывая температурный режим, то в условиях наиболее холодного климата, следует отдать предпочтение синтетическим материалам. Среди таковых, сайтом «сайт» выполняется продажа средств по типу: CA 2-100 и CA 2-100 Spray, обладающие стойкостью к резкому падению температуры и старению; имеющие универсальное применение в редукторах CA 2 series и другие, производства Kluberbio. При более высоких температурах, лучше подойдут масла на минеральных основах, по типу линейки GEM с модификацией 1-46...680 N, обладающие стойкостью к любым нагрузкам, в том числе на износ и воздействие влажной среды. Все предлагаемые нами смазочные средства прошли необходимые тесты и отвечают специальным требованиям по ряду свойств и уровню безопасности. Также, важен выбор по условиям эксплуатации, где следует обращать внимание на критерий нагрузки до появления задира (не менее 10-12 и т.д.).

Плюсы и минусы

При выборе смазывающих редукторные механизмы средств, обязательно учитываются плюсы и минусы каждого из них, которые определяет не столько стоимость, сколько технические преимущества. Так, выбор синтетических либо полусинтетических материалов преобладает:

высокой стабильностью при низкотемпературном режиме работы;

максимальным отсутствием образований;

повышенной противоизносной защитой;

высокой оптимизацией расхода топлива.

Но при этом, они не обладают таким количество модификаций за счет внесения специальных присадок, что свойственно минеральным маслам. Именно присадки способствуют очищению механизмов привода, увеличивают антикоррозийную защиту и отсрочивают износ. Высокое качество присадок продукции прайса «Евросмазки»значительно повышает и общие технические параметры самих масел.

Технические характеристики

При покупке оптом либо розничны количеством нужного средства смазки, важно также знать технические параметры, определяемые физико-механическими свойствами. При этом устанавливает характеристики на масла гост документация, определяющая:

индекс и класс вязкости каждого средства смазки;

температуру вспышки, которая не должна быть слишком низкой;

степень нагрузки (для масел Евросмазки - это показатель не ниже 10);

общая плотность и прочие.

Учитывая данные параметры, можно приобрести в Киеве необходимые масла на сайте «Евросмазки», для доставки которых нам необходимы от вас минимальное количество данных.

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.

Червячная передача представляет собой механизм для передачи вращения между валами посредством винта (червяка) и сопряженного с ним червячного колеса. Использование червячных передач - недорогой способ обеспечить высокие скорости одноступенчатых редукторов. Эти коробки передач выдерживают многочисленные запуски и остановки, изменяющиеся нагрузки и используются во многих типах оборудования пищевой промышленности.

Обычно в смесителях или упаковочных машинах червячные передачи размещаются глубоко внутри обрабатывающего оборудования, а в приводах конвейеров монтируются сверху, на весу. Такое расположение затрудняет доступ к ним при проведении техобслуживания. В результате червячные редукторы содержатся в неудовлетворительном состоянии, что приводит к повреждениям и преждевременному износу деталей привода.

С целью свести к минимуму саму необходимость в техобслуживании и связанные с этим затраты конструкторы разработали одноразовые коробки передач, которые заполняются стандартным полиальфаолефиновым (ПАО) маслом. Такие редукторы способны работать в течение 2000 часов. При непрерывной эксплуатации они требуют замены через каждые 12 недель.

Альтернативой замене коробок передач является использование синтетического редукторного масла с пищевым допуском . Оно обеспечивает отличную долговременную смазку при высоких и низких температурах, имеет низкую испаряемость и совместимо с оборудованием, рассчитанным на применение минеральных масел.

Известно, что основная деталь привода червячной передачи изготовлена из бронзы. Именно поэтому во избежание коррозии в формуле стандартного масла противозадирные присадки содержатся в минимальных количествах, а разделяющие свойства обеспечиваются лишь за счет масляной пленки высокой вязкости. Масло Molykote L-1146FM содержит противоизносную присадку на основе фосфора, которая не вызывает коррозии бронзовых деталей привода червячной передачи и отвечает требованиям к смазочным материалам с пищевым допуском. В отличие от материалов, полученных путем традиционных процессов перегонки, это синтетическое масло изготовлено за счет сочетания более мелких молекулярных «строительных блоков» в соответствии с заданными параметрами рабочих характеристик и с целью сведения к минимуму количества примесей.

Благодаря своей формуле синтетическое масло с пищевым допуском Molykote L-1146FM способствует снижению трения деталей коробки передач и, как результат, увеличению периода досмазывания.

Опыт использования Molykote L-1146FM на заводах пищевой промышленности доказал его эффективность: срок службы одноразовых коробок передач увеличился более чем в четыре раза, т.е. вместо 2000 часов стал составлять 9000.

Согласно положениям Управления по контролю за продуктами и лекарствами (США) масло с пищевым допуском Molykote L-1146FM одобрено для применения при возможности случайного прямого контакта с продуктами питания. Кроме того, оно отвечает требованиям Министерства сельского хозяйства США и может применяться на заводах по обработке мяса и птицекомбинатах.