ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 02.07.2024
Просмотров: 140
Скачиваний: 0
электриками, в тонких граничных слоях обладают омическим сопро тивлением.
Ассортимент смазочных материалов. В СССР выпускается не сколько десятков масел и смазок, которые .используются в КО. Наличие большого ассортимента объясняется разнообразными требованиями, которые предъявляются к таким материалам. Соз дать смазочный материал, удовлетворяющий иногда противоречи вым требованиям, не представляется возможным. Разработанные масла и смазки в различной степени отвечают важнейшим требо ваниям, изложенным выше. Общее направление их совершенство вания идет по пути повышения стабильности свойств во времени при сохранении или улучшении других характеристик. Создана и быстро расширяется номенклатура смазочных материалов, удов летворяющих частным техническим требованиям.
Смазочные материалы по области применения делятся па масла и смазки общего и специального назначения. Указанная классифи
кация положена в основу |
табл. |
18, в которой приведены сведения |
о смазочных материалах. |
В |
ней последовательно размещены |
группа масел общего назначения, далее группы низко- и высоко
температурных |
смазочных материалов и, наконец, группа масел |
для применения |
в условиях тропического климата. Первые 13 масел |
и последние два разработаны в НИНЧаспроме.
- Подбор смазочного материала — один из наиболее ответствен ных этапов проектирования КО. От правильного подбора смазки
зависит надежность работы н срок |
эксплуатации |
узлов трения. |
|
Современное состояние инженерной |
теории смазки |
не |
позволяет |
сформулировать универсальные рекомендации для |
всех |
случаев |
применения КО. Соответствие смазочного материала условиям ра боты КО и его высокое качество необходимые, но не единственные условия обеспечения эффективной смазки. Достаточными усло виями являются оптимальная доза смазочного материала и обеспе чение его надежной фиксации в узле трепня. Поэтому при реше нии вопроса о смазке КО, особенно для тяжелых условий приме нения, в ряде случаев приходится изменять конструкцию опоры, приспосабливая ее под наиболее выгодные условия работы смазоч
ного |
материала. |
смазочного |
материала прежде |
всего |
стремятся |
|
|
При |
выборе |
||||
к наибольшему |
соответствию |
между условиями работы узла тре |
||||
ния |
и |
физико-химическими |
характеристиками |
масел |
и смазок. |
С этой целью анализируются режим трения, конструкция, условия применения и срок эксплуатации КО.
Как уже упоминалось, КО работают в граничном, смешанном и жидкостном режимах смазки. Если для первого режима вязкость не имеет большого значения, то для последнего величина трения пропорциональна вязкости. В большинстве КО, работающих при малых и средних скоростях, имеет место граничный режим смазки.
При жидкостном режиме смазки вязкость масла определяется
расчетом по формулам гидродинамики [52]. При |
этом следует |
иметь в виду, что чем меньше нагрузка и больше |
скорость, тем |
ниже может быть вязкость масла. |
|
При наличии в опорах граничного трения смазочный материал выбирают с учетом влияния четырех групп факторов, определяю щих условия его применения. В первую группу входят факторы, от которых зависит работа масел непосредственно в зоне трения. К ним относятся: контактные давления, скорость относительного
Соответствие между характеристиками смазочных материалов и условиями их работы в опоре
|
са |
|
« |
|
|
£ |
& |
|
|
|
S |
|
- ° |
|
|
О |
|
**! Ю |
|
Условия работы масел |
«со |
|
я |
|
2 |
1 |
|||
|
к 1 |
р |
||
|
ffl |
О с |
||
|
20 |
|
|
О |
|
|
|
сч |
|
|
до |
|
|
са |
|
|
|
о |
Л
Р
z>
N
Р
со СО
Ош
«о
Химическая |
стабильность |
; |
малая |
боль шая |
Испаряемость в %
о 03 еС о
Растекае- |
мость в % |
|
до 0,5 |
СВ. |
0 , 5 |
шая Смазочная 1малая1 способность
боль
Срок хране-
сч
о
=£
Xга
ес
О
и
аз
к
сч
»
CJ
Контактные давле ния в н/мм2
до |
100 |
+ |
св. |
100 |
|
Скорость в м/мин |
||
до |
1 |
|
св. |
1 |
+ |
Усилие сдвига в мн |
||
до |
10 |
+ |
св. |
10 |
|
Диаметр цапфы в мм |
||
до 0,3 |
+ |
|
св. |
0,3 |
|
Относительный ра |
||
диальный |
зазор |
|
до 0,1 |
|
|
св. |
0,1 |
+ |
Удельная маслоем кость
малая
большая
Средняя температу H" ра применения в °С
до 22 |
|
св. 22 |
+ |
Динамические воз |
|
действия, |
число |
единиц g |
|
до 5 |
|
св. 5 |
+ |
Отношение времени |
|
работы к |
време |
ни эксплуатации до 0,1 св. 0,1
|
|
|
|
|
+ |
|
+ |
|
|
|
|
+ |
|
+ |
|
+ |
+ |
|
+ |
|
|
|
+ |
+ |
|
+ |
|
+ |
+ |
|
|
|
+ |
|
+ |
|
|
|
+ |
|
|
|
|
+ |
+ |
|
+ |
|
+ |
|
+ |
+ |
|
+ |
|
|
|
|
|
+ |
|
|
+ |
|
|
|
+ |
|
|
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
+ |
+ |
|
+ |
+ |
+ |
|
+ |
+ |
|
+ |
+ |
+ |
|
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
+ |
|
|
|
|
+ |
+ |
|
+ |
|
|
|
+ |
+ |
|
|
|
+ |
+ |
|
+ |
+ |
|
|
+ |
+ |
|
+ |
+ |
сдвига и характер движения (колебательное, вращение с реверсом, периодические остановы), усилия сдвига, абсолютные размеры КО, относительный зазор и удельная маслоемкость опоры (расчет опти мальной дозы приведен на стр. 76).
Вторая группа факторов (температурный диапазон применения, влажность, динамические перегрузки и т. д.) характеризует «внеш ние» условия применения смазочных материалов. Срок эксплуатации с учетом удельного времени хранения и работы, характера чередо вания этих состояний составляет третью, так называемую «времен
ную» группу |
факторов. |
Специфические требования к смазочным |
|
материалам |
отнесены к |
четвертой «специальной» |
группе. |
Так как связь между названными факторами |
и физико-химиче |
скими характеристиками смазочных материалов сложна, а в ряде случаев не раскрыта, приходится ограничиться лишь общими рекомендациями. В табл. 19 по горизонтали расположены характе ристики смазочных материалов, по вертикали — основные факторы, определяющие условия их работы. Соответствие (отмеченное в табл. 19 крестиком) между характеристикой смазочного материала и уеловнем его работы в опоре следует понимать таким образом, что оно имеет место только при идентичности остальных характе ристик смазочных материалов, из которых подбирается смазочный материал. Например, при идентичности остальных характеристик смазочных материалов, чем выше контактные давления в КО, тем предпочтительнее более высокая вязкость масла, пли другой при мер: при одинаковом сроке эксплуатации опор, чем больше время работы по сравнению с временем хранения, тем, при идентичности остальных характеристик смазочных материалов, разумнее брать смазочный материал с более высокой смазочной способностью и т. д.
Во всех случаях при подборе смазочных материалов отдается предпочтение тем из них, у которых выше смазочная способность, стабильность во времени и малая зависимость вязкости от темпера туры. При отсутствии характеристик смазочной способности масла их можно определить по методике, описанной в работе [23]. Окон чательное соответствие смазочных материалов условиям работы КО устанавливается натурными испытаниями.
Ниже рассмотрены вопросы обеспечения наиболее благоприят ных условий работы масел в КО, т. е. достаточных условий эффек тивной смазки.2
2. НАДЕЖНОСТЬ ФИКСАЦИИ МАСЛА В КАМНЕВЫХ ОПОРАХ
Как уже упоминалось, поверхностные свойства масел оценива ются растекаемостыо. Зависимость растекаемости от состава масла очень сложна, но в общем можно сделать вывод, что чем более активно масло, тем лучше оно взаимодействует со смазываемой по верхностью. Такая активность обычно сочетается с высокой хими ческой активностью, поэтому высокостабильиые масла с низкой
химичеокой активностью плохо удерживаются в зазорах |
опоры, |
для них вопросы надежной фиксации приобретают особое |
значе |
ние. Под надежностью фиксации понимают отсутствие самопроиз вольного растекания или смещения масла и его способность противостоять факторам, вызывающим такое смещение.
Очень часто одно и то же масло в одном механизме, в одина ковых опорах ведет себя по-разному. Например, в нижней опоре
оси баланса часов оно окислилось (загустело) или высохло, а в верхней — его состояние визуально не отличается от исходного. Если в такой опоре не обнаружены посторонние загрязнения или иные явные дефекты, могущие вызвать быстрое окисление пли высыхание масла, то причину нарушения исходного состояния масла следует искать в неправильном дозировании или невыпол нении условий надежной фиксации масла.
С уменьшением толщины слоя (дозы) окисляемых масел при умеренной температуре количество поглощенного кислорода и глу бина химического превращения масел в течение фиксированного времени возрастают (см. рис. 23) [9].
При существующих допусках на геометрические размеры элементов опор, образующих, капиллярные зазоры (расстояние между камнями в закрытых опорах, радиус сферической поверх ности и т. д.), и технологии дозирования объем размещаемого масла в одинаковых опорах может изменяться в 2—3 раза. Как следует из рис. 23, при этом скорость окисления и испарения масла может изменяться в 6 раз и более. Если объем дозы при заданном сроке эксплуатации меньше критического, то масло прежде временно выходит из строя. Таким образом, увеличение дозы в опоре способствует повышению стабильности масла во времени.
Требования увеличения дозы находятся в противоречии с на дежностью ее фиксации. Последняя для капли масла на рубиновой пластине (рис. 24) быстро убывает с увеличением размера капли. Аналогичная зависимость имеет место для капли масла, размещен ной в капиллярных зазорах опоры (рис. 25).
|
35 |
W |
45 SO |
55п,тм |
Рис. 24. Зависимость допус |
Рис. 25. Зависимость допускаемого |
|||
каемого значения (кривая 1) |
значения |
инерционной |
перегрузки |
|
инерционной перегрузки [УѴ] |
[УѴ] от зазора у периметра смачи |
|||
и массы дозы Р (кривая 2) |
вания п |
закрытой ■ опоры для |
||
от диаметра капли d масла |
|
масла |
МБП-12 |
|
МБП-12 |
|
|
|
|
Таким образом, оптимальной следует считать дозу, которая надежно фиксируется в опоре, а ее объем достаточен, чтобы вы полнять свои функции в течение заданного времени эксплуатации.
Положение масла в опорах. Попадая в масленку камня OTJ крытой опоры (см. п. 1, гл. V), капля масла заполняет капиллярный
зазор между цапфой и рабочим отверстием камня (рис. 26). Сма чивая стенки капилляра, она образует вогнутый мениск. Под ним соз-
т
Рис. 26. Открытая опора. Движение масла из мас ленки
дается дефект |
давлений |
Ар. |
В |
случае равновесия |
уравнение |
Лапласа позволяет вычислить |
величину этого давления: |
||||
|
Ар = о (kn |
+ Ä12) . |
О) |
||
Применим |
уравнение |
Лапласа |
для определения |
направления |
и оценки величины сил, действующих на каплю внутри этого капил ляра '.
Здесь и ниже принимаем, что движение жидкости под дей ствием перепада давлений происходит медленно и поэтому описывается как стационарный процесс; ее вязкостью, а также ра ботой адгезии пренебрегаем.
На рис. 26 показано положение, которое занимает масло, когда оно движется по зазору Др. Воспользуемся приемом остановки движения (принципом Д’Аламбера) и рассмотрим условие равно весия системы.
В зоне А под мениском будет дефект давлений, определяемый уравнением (1)
а под мениском В соответственно
1 Капилляр, образуемый зазорами между деталями опор, имеет сложную конфигурацию, но к нему применимы общие соображения о действии капиллярных сил, разработанные и исследованные в ци линдрических, конических и плоских капиллярах.
где рл и рв — первые главные радиусы кривизны в сечении ме нисков, совпадающем с плоскостью чертежа, а R A и R B — вторые главные радиусы кривизны. Можно считать, что рА •< R AJ а рв < Rn. При этих условиях перепад давлений
ЛР = А рА — А рв = о ( — î -
\ Ра
Выразим радиусы кривизны через зазоры и углы смачивания (см. рис. 26). Спроектировав рА и рв на соответствующие нор
мали |
и приравняв |
суммы |
полученных |
проекции |
соответственно |
от |
||||||
и ЛР, |
находим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Лр |
|
' Р |
в |
|
|
от |
|
|
|
|
|
cos Ѳ1 + cos Ѳ2 |
cos g2 _|_ cos ^gi j_ Cpj |
|
|||||||
Подставив найденные значения pA и рв в формулу перепада |
||||||||||||
давлений, |
получаем выражение |
для |
Ар: |
|
|
|
|
|||||
А р = |
а |
— (cos 0! + |
cos Ѳо) — — |
[cos Ѳ2 + |
cos (0, — cp) i l . |
|||||||
|
|
|
[А р |
|
|
|
т |
|
|
|
) |
|
Из этого выражения следует, что Ар > |
0 при Др < от и равно |
|||||||||||
весие |
капли |
невозможно. |
|
|
|
с |
гидравлическим давле |
|||||
Оценим величину Ар, сравнив ее |
||||||||||||
нием |
р г, |
которое |
пропорционально |
высоте |
столба |
жидкости |
НГ |
|||||
(в направлении действия силы |
тяжести). |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
Рг — Нг g У • |
|
|
|
|
(2) |
||
Величина |
отношения |
N = |
А р |
|
|
|
во |
сколько |
раз |
|||
------- показывает, |
Рг
влияние поверхностных сил на движение капли больше влияния си лы тяжести. В рассматриваемом случае имеем
N — —- — (—-— (cos Ѳх + |
cos Ѳ2) — — |
[cos 0.2 + |
cos (0t — ф)]} . (3) |
|||
Hsg V [ A P |
|
rn |
|
|
I |
|
При |
0i = 0, = 30°, cp |
= |
45°, от = 20Ap, He = |
2от, |
Ap = 0,01 мм, |
|
у = 7,85 |
мн/см3, N ~ 1,5-103. |
|
|
|
||
Уравнение (3) и проведенный расчет показывают, что сила тя |
||||||
жести капли пренебрежимо |
мала по |
сравнению с |
капиллярными |
силами. Эти силы вызывают движение масла в сторону меньшего зазора при любом положении опоры в пространстве.
По мере движения масла |
из масленки к заплечику цапфы (см. |
||||
рис. 26) разность между от |
и А Р будет сокращаться. Движение |
||||
прекратится, |
когда |
оба члена |
в фигурной |
скобке |
формулы (3) |
будут равны |
между |
собой, а |
N = 0. Однако |
формула |
(3) справед |
лива только для положения масла в зазоре между цапфой и рабо чим отверстием камня. При переходе масла в зазор между торцом
камня |
и заплечиком цапфы радиусы кривизны менисков будут ^ |
иметь |
иные значения. |
При сделанных допущениях и без учета влияния граничных слоев движение масла от масленки к зазору между заплечиком цапфы и плоскостью камня прекратится, когда давления Ар.л. у мениска А и Арв у мениска В будут равны между .собой