Файл: Цуркан И.Г. Смазочные и защитные материалы учебник.pdf

ружной скорости, вязкости масла, профиля рабочей поверхности польстерной подушки, упругих свойств капиллярного материала и т. д.

Для смазывания буксовых подшипников скольжения применяются осевые масла трех сортов: летнее Л, зимнее 3 и северное С. Эти масла готовятся в основном из нефтей бакинских месторождений. Они пред­ ставляют собой смеси легкой дистиллятной масляной фракции— со­ ляра с мазутом, не подвергаемым какой-либо очистке. В зависимости от получаемого сорта осевого масла берутся различные соотношения этих компонентов.

В последнее время для получения осевых масел начинают привле­ каться нефти других месторождений, однако они идут на изготовле­ ние в основном летнего масла в небольших количествах. Основные показатели качества и нормы на них, предусмотренные ГОСТ 610—. 72, приведены в табл. 4.

Летнее осевое масло используется в период с апреля по октябрь. В остальное время подшипники скольжения работают на зимнем мас­ ле. Северное масло применяется, в особо холодное время на дорогах се­ вера, Урала и Сибири.

Процесс перезаправки букс с летнего масла на зимнее (с 20 сентяб­ ря по 20 октября) и наоборот (с 1 апреля по 1 мая) используется для ревизии буксовых узлов. При этом польстеры и другие подбивочные материалы вынимают в специальную посуду и доставляют в подби- вочно-пропиточный цех для ремонта и регенерации (восстановления

воды, грязи, остатков осевого масла и заправляют исправными и чис­ тыми подбивочными материалами, предварительно пропитанными се­ зонным осевым маслом. В буксу заливают свежее масло. Устраняют неисправности буксовых крышек, валиков и т. д.

Ко времени перезаправки букс обычно имеет место сильное обвод­ нение и загрязнение масел и' подбивочных материалов, что является результатом недостаточного уплотнения букс пылевой шайбой и крыш­

51

пирическая формула для подсчета температуры шейки оси, которая близка к температуре масла под подшипником:

рожних вагонов, температуры наружного воздуха. Например, для летнего масла при температуре около 20° С для груженых вагонов К = 7,4, для порожних К = 7,1.

Зная температуру масла под подшипником, можно определить его рабочую вязкость и по ней вычислить толщину масляного слоя в мес­ те максимального давления и коэффициент трения:

где V — вязкость масла в рабочем слое, сспц Р — нагрузка на подшипник, Т; п — частота вращения, об!мин.

Приведенные эмпирические формулы достаточно точно совпадают с экспериментальными данными. Значение коэффициента трения скольжения подшипника по шейке дает возможность подсчитать* долю сопротивления шп0ДШ в кГ на каждую тонну веса поезда, оказываемо­ го движению поезда трением в буксовых подшипниках от общего ос­ новного удельного сопротивления:

где dm и DK— диаметры шейки оси и колеса соответственно; Р — нагрузка на буксу, Т.

Используя зависимость (30), а также экспериментально найденные для эксплуатационных условий величины установившихся темпера­ тур (а следовательно, и вязкостей) при разных нагрузках и скоростях движения вагона, можно определить зависимость толщины масляного слоя h от скорости движения. На рис. 19 в качестве примера приведена такая зависимость для груженого и порожнего вагонов при температуре наружного воздуха -(-20° С. С увеличением скорости толщина слоя мас­ ла уменьшается. Это также является отличительной чертой вагонных подшипников скольжения и объясняется тем, что с увеличением ско-

52

Пример расчета. Полувагон, загруженный до полной грузоподъемности, движется со скоростью 80 км/ч. Температура наружного воздуха 20° С. В буксы залито осевое летнее масло (ѵ5о = 50 ccm; ѵш — 9 ccm). Подшипники пол­ ностью приработаны. Определить, каковы рабочая температура подшипников, минимальная толщина слоя масла под ними и сопротивление, оказываемое тре­ нием в буксах движению поезда весом 3200 т (в составе находится 40 четырех­ осных вагонов, оборудованных подшипниками скольжения).

Пользуясь формулой (29), определим температуру на поверхности трения подшипников:

tm = 7 ,4 /8 0 — 5,8 + 20 = 84° С.

Чтобы узнать вязкость масла при этой температуре, необходимо определить значения коэффициентов в уравнении Вальтера (20). Это можно сделать, поль­ зуясь величинами вязкости при температурах 50 и 100° С, приведенными в условии примера:

lg lg (50 + 0,8) = А — В lg (273 + 50);

lg lg (9 + 0,8) = А — В lg (273 -f 100).

Вычислив логарифмы, будем иметь:

А— 2,5090 = 0,232;

А— 2,572 В = 0,004.

Решая совместно эти два уравнения, получим: А = 9,622, В = 3,745. Тогда для

53'

Потенцируя, получим

Vsi = 14,8 — 0,8 = 14 ccm.

Для определения толщины слоя смазки и коэффициента трения воспользуем­ ся формулами (30) и (31). Однако сначала надо определить скорость вращения л шейки оси при движении вагона со скоростью ѵ = 80 км/ч. Примем диаметр D Kко­ леса равным 1 м. Тогда

Если учесть динамическую нагрузку (например, на стыках) как 40-процент­ ное превышение нагрузки над номинальной, то минимальная толщина слоя мас­ ла при этом будет составлять:

величину шподш на массу поезда и получим 3,2 Т.

В связи с тем что подшипники скольжения вагонов в приработан­ ном состоянии имеют одинаковый с шейкой оси диаметр, зазор Д, необходимый для гидродинамического действия масла, образуется у.них в процессе работы за счет деформации баббитового слоя, а воз­ можно, частично корпуса подшипника. Это приводит к тому, что под­ шипник все время как бы дышит, меняя зазор и приспосабливая его к изменяющимся внешним условиям (нагрузка, динамические воз­ действия, скорость, температура). При этом величина зазора каждый раз становится такой, при которой обеспечивается максимальная гру­ зоподъемность подшипника.

По теории гидродинамического смазывания, максимальная грузо­ подъемность подшипника с таким отношением длины к диаметру, какое принято для вагонных подшипников (1,5), обеспечивается при отно-

54

снтельном эксцентриситете %= 0,4. Из этого следует [см. ‘формулу (11)], что переменный зазор А будет связан с минимальной толщиной слоя масла следующим соотношением:

А = —-— = 1,67/і.

( 1 - Х )

В рассмотренном выше примере толщина слоя масла при равно­ мерном движении груженого вагона со скоростью 80 км/ч только от воздействия динамики изменялась в пределах от 2,4 до 2,8 мк. В со­ ответствии с этим и зазор А будет меняться от 4,0 до 4,7 мк. С учетом же остановок, различий в скоростях, нагрузках зазор подшипника скольжения букс вагонов может меняться в пределах порядка 0,02 мм.

Из экспериментальной зависимости (31) видно, что на толщину масляного слоя наибольшее влияние оказывает вязкость масла. Ис­ пытания, проведенные на стенде и на экспериментальном кольце Все­ союзного научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (ЦНИИ МПС), показали, что повышение вязкости масла с 40 до 70 сст уменьшает количество случаев выхода из строя подшип­ ников по аварийному перегреву в период приработки. В то же время применение масел повышенной вязкости приводит к некоторому росту установившихся температур у приработанных подшипников, а сле­ довательно, к большему понижению вязкости масла в рабочем слое под подшипником. Таким образом, повышение исходной вязкости масла рационально до определенного предела не только с точки зре­ ния энергетических затрат, но и по надежности работы подшипника.

Для вагонных подшипников оптимальное значение исходной вяз­ кости (см. табл. 4) было найдено экспериментальным путем в резуль­ тате последовательных поездок на вагонах с маслами разной вязкости с определением установившихся температур подшипников при данной скорости, нагрузке и температуре наружного воздуха около 20° С.

Важную роль в обеспечении нормальной работы подшипников иг­ рает способность польстерной щетки и других подбивочных материа­ лов подавать достаточное количество масла к шейке оси. Испытания показали, что если шейка оси в процессе работы нагревается до высо­ ких температур, происходит интенсивное окисление и осмоление масла на поверхности польстера, примыкающей к шейке. В результате этого забиваются капилляры щетки и ухудшается ее маслоподающая спо­ собность. Чем выше температура шейки оси и продолжительнее ее дей­ ствие, тем значительнее ухудшается подача масла. Для масел с более высокой вязкостью ухудшение подачи происходит в большей степени. Однако это начинает проявляться при вязкости выше 70 сст и при

польстерной щетки в результате длительного перегрева подшипника. Такие щетки необходимо заменять на пунктах технического осмотра исправными.

До 1 января 1974 г. в СССР действовал ГОСТ 610—48 на осевые масла. Вязкость летнего и зимнего масел по этому ГОСТу была мень­

55