| υc, м/с | fc | ρ1 = arctg fc | υc, м/с | fc | ρ1 = arctg fc |
| 0,01 | 0,10—0,12 | 6°17' + 6°51' | 2,5 | 0,03—0,04 | 1˚43'+2˚17' |
| 0,1 | 0,08—0,09 | 4°34' + 5°09' | 3,0 | 0,028—0,035 | 1˚36'+2˚00' |
| 0,25 | 0,065—0,075 | 3°43' + 4°17 | 4,0 | 0,023—0,03 | 1˚19'+1˚43' |
| 0,5 | 0,055—0,065 | З˚09' + 3°43' | 7,0 | 0,018—0,026 | 1˚02'+1˚29' |
| 1,0 | 0,045—0,055 | 2°35+3°09' | 10,0 | 0,016—0,024 | 0˚55'+1˚22' |
| 1,5 | 0,04—0,05 | 2°17' + 2°52' | 15,0 | 0,04—0,020 | 0˚48'+1˚09' |
| 2,0 | 0,035—0,045 | 2°00' + 2°35' |
Для червячных передач вязкость смазочных масел выбирают по графику (см. рис. 2,б), пользуясь формулой Х=0,1р2/(105υ), где X—параметр червячной передачи; р — наибольшее давление (по Герцу наибольшее контактное напряжение сжатия в полюсе червячной передачи, Мн/м2); υ — окружная скорость червяка, м/с.
Смазка подшипников скольжения.
В последние годы все чаще в качестве опор для опорных валков станов холодной и горячей прокатки применяют подшипники скольжения с гидродинамической и жидкостной смазкой. Это так называемые подшипники жидкостного трения (ПЖТ). В этих подшипниках обеспечивается жидкостное трение в период установившегося режима, но не при пусках и остановках, когда в них возможно полужидкостное трение. ПЖТ требуют большой точности изготовления и постоянства давления смазочного слоя Такой подшипник состоит из трех частей: втулки-вкладыша, сменной втулки-цапфы и шейки прокатного валка. Основные размеры рабочих поверхностей регламентированы ГОСТ.
Определение несущей способности смазочного слоя. При выборе сорта смазочного масла для вновь проектируемого подшипника обычно пользуются опытом эксплуатации машин с аналогичными конструкциями опор. Вязкость масла должна быть тем выше, чем больше давление и чем меньше скорость скольжения Для предварительного выбора оптимального значения динамической вязкости μ может быть использована величина [So]. Это так называемый безразмерный критерий Зоммерфельда.
Поскольку для обеспечения жидкостного трения должно быть выполнено условие рψ2/μω≤ [S0], то выбираемое для подшипника смазочное масло должно иметь динамическую вязкость μ≥ pψ2/[S0]. Это условие дает значение нижнего предела μ и не ограничивает верхнего предела, однако это не означает, что любое масло с большей вязкостью будет одинаково приемлемо для рассчитываемого подшипника. Следует помнить, что с увеличением вязкости масла возрастают потери на трение в опоре, обусловленные силами сопротивления вязкого масла сдвигу.
Выбор сорта смазочного масла часто связан с системой смазывания подшипника, т. е. со способом (методом) подвода ее к подшипнику. Так, в установках с принудительно циркуляционной системой смазывания в подшипники подается то же смазочное масло, что и к остальным узлам трения, например: в турбинах и турбогенераторах, соединенных редуктором, в приводах к прокатным станам и пр. В этом случае приходится выбирать тот сорт смазочного масла, который пригоден для смазывания не только подшипников, но и зубчатых передач. Если такое ограничение отсутствует, то смазочное масло для подшипников следует выбирать исходя из условия оптимального режима, т. е. для работы с минимальным коэффициентом трения и с достаточной в то же время толщиной смазочного слоя Ориентиром в этом отношении служит условие μ≥ pψ2/[S0].
При выборе метода смазывания руководствуются следующим. В соответствии с ГОСТ 27674—88 различают следующие методы смазывания:
1) непрерывное: 2) периодическое: 3) циркуляционное смазывание, при котором смазочный материал после прохождения по поверхностям трения вновь подводится к ним механическим способом: 4) одноразовое проточное — смазывание, при котором смазочный материал периодически или непрерывно подводится к поверхности трения и не возвращается в систему смазки; 5) ресурсное — одноразовое смазывание на ресурс узла перед началом работы: 6) смазывание под давлением — смазочный материал подводится к поверхности трения под давлением: 7) смазывание погружением — поверхность трения полностью или частично, постоянно или периодически погружена в ванну с жидким смазочным материалом: 8) смазывание кольцом — смазочный материал подводится к поверхностям трения кольцом, увлекаемым во вращение валом (кольцо может быть закреплено прямо на валу); 9) капельное — к поверхности трения подводится жидкий смазочный материал в виде капель; 10) масляным туманом — смазочный материал подводится к поверхности трения в виде легкого и густого тумана, обычно образуемого путем введения смазочного материала в струю воздуха или газа; 11) набивкой — жидкий смазочный материал подводится на существенном участке поверхности с помощью соприкасающегося с ней смачиваемого материала, обладающего капиллярными свойствами; 12) фитильное — жидкий смазочный материал подводится к поверхности трения с помощью фитиля; 13) ротапринтное — на поверхность детали наносится твердый смазочный материал, отделяющийся от специального смазывающего твердого тела, прижимаемого к поверхности трения; 14) твердым покрытием — на поверхности трения до работы детали наносится смазочный материал в виде твердого покрытия.
Смазка подшипников качения.
При проектировании опор осей и валов перед конструктором возникает, прежде всего, вопрос о том, что в данном конкретном случае предпочтительнее — подшипник качения или подшипник скольжения. Существенную роль при этом играют экономические соображения, условия монтажа и требования взаимозаменяемости. Все эти факторы связаны с организацией производства подшипников. С развитием машиностроения было организовано централизованное массовое изготовление подшипников качения, начиная от самых маленьких для часов и приборов и кончая крупногабаритными для кранов большой грузоподъемности,
обжиговых печей, конвертеров, тяжелых прокатных станов и пр. Для каждого подшипника качения установлены определенные технические показатели — работоспособность, предельная частота вращения и максимальная статическая нагрузка, которые указываются в каталогах. При проектировании опорных узлов трения машин инженеру не приходится рассчитывать подшипник качения, поскольку достаточно лишь выбрать соответствующий типоразмер из каталога. Стандартизация и массовое производство подшипников качения обусловили их взаимозаменяемость, относительно низкую стоимость и, как следствие,— широкое применение в различных областях машиностроения.
Широкое применение подшипников качения позволило заменить трение скольжения трением качения. При этом коэффициент трения снизился до 0,0015—0,006. Производство подшипников качения ведущими промышленными странами исчисляется сотнями миллионов штук в год. Отечественной промышленностью изготовляются подшипники наружным диаметром от 1,5 до 2600 мм, а массой от 0,5 г до 3,5 т. К недостаткам подшипников качения можно отнести ограниченную способность воспринимать ударные нагрузки вследствие большой жесткости конструкции. При очень больших частотах вращения в этих подшипниках возникают значительные динамические нагрузки (центробежные отоскопические моменты и т. п.). По форме тел качения подшипники качения разделяются на шариковые и роликовые (цилиндрические, конические, витые, игольчатые и т. д.), а по направлению воспринимаемой нагрузки — на радиальные, упорные и радиально-упорные.
По нагрузочной способности (или по габаритам) подшипники качения разделяют на три основные серии: легкую, среднюю и тяжелую, а по классам точности: нормального класса Н, повышенного П, высокого В, особо высокого А и сверхвысокого С. От точности изготовления в значительной степени зависит работоспособность подшипника, однако следует помнить, что одновременно возрастает его стоимость.
Смазочный материал оказывает существенное влияние на долговечность подшипников. Он уменьшает трение, снижает контактные напряжения, защищает от коррозии, способствует охлаждению подшипника. Для смазывания подшипников качения применяют жидкие (смазочные масла) и пластичные (пластичные смазки) смазочные материалы. Жидкий смазочный материал в подшипнике более эффективен в смысле уменьшения потерь на трение и охлаждения. Необходимое количество жидкого смазочного материала для подшипников качения очень небольшое (табл. 5). Следует отметить, что излишнее количество смазочного материала в подшипнике только ухудшает его работу. Это, например, можно пронаблюдать на таком простом примере: если подшипник смазать маслом, то последнее будет препятствовать свободному вращению тел качения в сепараторе и в целом в подшипнике. При этом увеличиваются не только потери на трение, но при работе такого подшипника увеличивается и нагрев подшипника.