Трение и смазка в механических передачах

1. Влияние трения на работоспособность машин и механизмов

Фактор трения во многом определяет работоспособность машины.

Трением называется сопротивление относительному перемещению соприкасающихся и взаимодействующих тел, возникающее в зоне их контакта.

По характеру относительного движения трущихся тел различают:

1. Трение скольжения, которое может возникнуть при соприкосновении тел по поверхности, по линии или в точке. Под линейчатым контактом понимают касание по малым площадям, протяженность которых в одном направлении практически мала и зависит от смятия поверхностей. Под точечным контактом подразумевают касание по еще меньшим площадям, имеющим во всех направлениях малую протяженность, зависящую от смятия поверхностей.
2. Трение качения, возникающее при перекатывании одного тела по другому. Касание тел может быть линейчатым (по прямой) или точечным. Мгновенная ось вращения одного тела относительно другого при чистом качении совпадает с прямой касания или проходит через все точки касания.
3. Трение верчения, которое может появиться при точечном соприкосновении (обычно в одной точке). Площадь касания мала и зависит от смятия поверхностей. Относительное движение тел вращения вокруг оси, проходящей через точку касания по нормали к соприкасающимся поверхностям.

На практике часто один вид трения сопровождается другим.

По характеру смазки трущихся поверхностей различают:

• чистое трение при отсутствии на трущихся поверхностях следов посторонних веществ (в механизмах не встречается, может быть получено в вакууме);
• сухое трение при отсутствии смазки (в механизмах возможно при хорошей изоляции трущихся поверхностей от системы смазки);
• полусухое трение, сочетание сухого и граничного (смазка в порах поверхностей);
• граничное трение при очень тонкой масляной пленке (0,1 мкм и менее), прочно удерживающейся на трущихся поверхностях (смазка ненасыщенным туманом);
• полужидкостное трение — сочетание жидкостного и граничного;
• жидкостное трение, когда трущиеся поверхности полностью разделены слоем смазки.

Попадание достаточного количества смазки в зазор между трущимися поверхностями обеспечивается:

а) самозатягиванием при достаточной скорости движения и при наличии соответствующих поверхностей, образующих масляный клин в сочетании с явлением капиллярности;

б) подачей смазки в зазор под давлением, что обеспечивает жидкостное трение при сколь угодно малой скорости относительного движения поверхностей (применяется, например, для смазки направляющих некоторых станков).

1.1 Основные понятия и законы трения

Вектор силы трения лежит в касательной плоскости к трущимся поверхностям и направлен против скорости относительного движения.

Сила трения покоя имеет место до начала движения при действии сдвигающей силы. Величина неполной силы трения покоя равна приложенной сдвигающей силе; величина полной силы трения равна предельному значению сдвигающей силы, при котором может начаться относительное движение тел.

Сила трения движения возникает при относительном движении тел. Ее величина не зависит от движущей силы, превышение которой над силой трения вызывает ускорение движения тела.

Величины силы трения движения и предельной силы трения покоя при скольжении зависят от следующих факторов:

а) нормальной силы;

б) удельного давления на трущихся поверхностях;

в) скорости относительного движения;

г) материалов трущихся тел;

д) гладкости (шероховатости, чистоты) трущихся поверхностей;

е) смазки и загрязнения трущихся поверхностей.

Величина силы трения качения кроме перечисленных факторов зависит еще от радиусов, кривизны поверхностей в месте их соприкосновения.

1.2 Трение скольжения

Трение скольжения за исключением жидкостного характеризуется следующими соотношениями (рис. 1).

Рис. 1. Схема взаимодействия сил при скольжении тел

Если силы, приложенные к телу А, стремятся его сдвинуть (или же двигают) по опорной поверхности В, то в месте контакта помимо нормальной составляющей реакции N возникает касательная составляющая Т, направленная против движения действительного или возможного, обусловленная шероховатостью и называемая силой трения. Наибольшая величина силы сухого трения пропорциональна нормальному давлению трущихся поверхностей друг на друга.

T_max = f·N или T_max ≤ f·N,

где f — коэффициент трения скольжения (безразмерная величина). Величина f зависит от материала и степени обработки (а также от температуры) трущихся поверхностей. В момент начала движения (Т = Т_mах) f имеет наибольшее значение (статический коэффициент трения или коэффициент трения при покое), после чего сразу несколько уменьшается, изменяясь в дальнейшем со скоростью сравнительно мало. При этом для большинства материалов f при увеличении скорости уменьшается. Ориентировочные значения коэффициентов трения скольжения приведены в табл. 1.

Таблица 1. Коэффициенты трения скольжения

Материалы трущихся поверхностей	Коэффициент трения, f
	покоя		движения
	насухо	со смазкой	насухо	со смазкой
Сталь — сталь	0,15	0,1-0,12	0,15	0,05-0,1
Сталь-мягкая сталь	—	—	0,2	0,1-0,2
Сталь — чугун	0,3	—	0,18	0,05-0,15
Мягкая сталь — чугун	0,2	—	0,18	0,05-0,15
Сталь — бронза	0,15	0,1-0,15	0,15	0,1-0,15
Сталь — ферродо	—	—	0,15 — 0,25	—
Сталь — текстолит (фибра)	—	—	0,15 — 0,25	—
Мягкая сталь — бронза	0,2	—	0,18	0,07-0,15
Чугун — чугун	—	0,15	0,15	0,07-0,12
Чугун — бронза	—	—	0,15-0,2	0,07- 0,15
Бронза — бронза	—	0,1	0,2	0,07-0,1

Углом трения φ называется угол между полной реакцией R и нормальной реакцией N. При Т = Т_mах этот угол называется предельным углом трения. Угол трения φ выражается зависимостью φ = arctg f

1.3 Трение качения

Трение качения возникает при перекатывании круглого тела по поверхности качения.

При качении тела по поверхности другого (рис. 2) к его оси должна быть приложена сила Р для преодоления сопротивления, выражаемого моментом сопротивления при качении (моментом пары трения качения):

m = kN,

где N — нормальное давление (в случае рис. 2 N равна весу G); k — коэффициент трения качения (выражается в единицах длины), называемый также плечом пары трения.

Рис. 2. Схема взаимодействия сил при качении тел

Пара N’ и N” с моментом m смещает нормальную реакцию N в сторону движения на расстояние k. Качение без скольжения имеет место, если fr > k.

Ориентировочные значения коэффициентов трения качения круглого тела по поверхности качения приведены в табл. 2.

Таблица 2 . Коэффициенты трения качения круглого тела по поверхности качения

Материалы круглого тела и поверхности качения	Коэффициент трения k, см
Мягкая сталь — мягкая сталь	0,005
Закаленная сталь — закаленная сталь	0,001
Чугун — чугун	0,005
Дерево — сталь	0,03-0,04

1. Жидкостное трение

Если скользящие поверхности (ползуна и направляющей) (рис. 3) разделены непрерывным слоем смазочного материала толщиной h, толщина которого больше суммы выступов (шероховатости, а иногда деформации) Rz₁ и Rz₂ на поверхностях сопряженных тел, то трение происходит лишь в смазочном слое δ>0, т. е. имеет место жидкостное трение.

Рис. 3. Схема жидкостного трения

5=h — (Rz! + Rz₂) » 0.

Сила Т жидкостного трения в слое δ не зависит ни от материала, ни от гладкости поверхностей скользящих тел (или зависит от них лишь в незначительной степени), но зависит от площади поверхностей скольжения S, скорости скольжения о, толщины смазочного слоя h и вязкости ц (внутреннего трения) жидкости в соответствии с законом Ньютона:

Жидкостное трение характеризуется формулой для силы внутреннего трения

Коэффициент жидкостного трения ц, отнесенный к силе нормальной нагрузки, лежит обычно в границах между 0,001 и 0,005, т. е. близок к значениям коэффициента трения качения.

Рис. 4. Схема жидкостного трения: а — гидростатический; б — гидродинамический

Однако для обеспечения жидкостного трения недостаточно только подать смазку между поверхностями скольжения, так как сама смазка не обладает достаточной несущей способностью (грузоподъемностью)’, для того чтобы воспринять нагрузку между скользящими телами и образовать слой, достаточно толстый для перекрытия шероховатостей поверхностей. Чтобы смазка могла выполнить эти функции, она должна поступать между скользящими телами под давлением, превышающим давление от передаваемой нагрузки. Это может быть обеспечено двумя способами. Первый способ — гидростатический, который создается при наличия напорного устройства, подающего смазочный материал под давлением Р_см (насоса) (рис. 4, а).

Однако этот способ не обеспечивает равновесия между нагрузкой и давлением Р_см смазки, удорожает машину и ограничивает возможность создания значительного давления. Поэтому к данному способу обращаются лишь в тех случаях, когда нет возможности применить второй, более простой способ — гидродинамический (рис. 4, б).

Если наклонная пластина движется в потоке жидкости, то возникает гидродинамическое давление Р, приподнимающее пластину. Это давление при прочих одинаковых условиях зависит от скорости н жидкости и от угла наклона пластины относительно направления движения пластины в жидкости. Это обстоятельство используется при смазке деталей и машин для создания в смазочном слое подъемной силы и обеспечения плавания детали на слое смазки.

Таким образом, жидкостное трение обеспечивается в случае, если несущая способность масляного слоя будет равна нормальной силе при заданной скорости относительного движения и при толщине масляного слоя, превышающей сумму высот неровностей на поверхностях трения. При небольшой шероховатости (с наибольшей высотой неровностей до 0,1 толщины масляного слоя) получаем надежное жидкостное трение с характером движения жидкости в зазоре, близким к ламинарному. При более шероховатых поверхностях трения и большой скорости относительного движения поверхностей движение жидкости в зазоре становится турбулентным и потери на трение сильно возрастают. Получающийся вследствие этого нагрев масла в зазоре и снижение его вязкости создают опасность разрыва масляного слоя и нарушения жидкостного характера трения.

На практике приведенный коэффициент жидкостного трения с учетом смазки определяют по формуле:

где р — среднее удельное давление в Н/см²; η — вязкость масла в сантиПуазах; Н·с/м², n — частота вращения в мин^-1.

Коэффициент жидкостного трения, отнесенный к силе нормальной нагрузки, находится в пределах 0,001÷005.

Рис. 5. Схема изменения смазочного слоя под нагрузкой

Под нагрузкой Р смазочный слой может истончаться (рис 5) и в результате могут изменяться условия смазки. Поэтому различают еще граничное трение, которое возникает в зоне контакта трущихся поверхностей при очень тонком (в смоченном состоянии) слое смазки, при δ ≈ 0, и не исключает непосредственный контакт поверхностей и явления их износа, (рис. 3), и полужидкостное трение — переходное состояние от граничного трения к жидкостному, при δ > 0. Коэффициент граничного трения зависит от силы нормальной нагрузки и находится в пределах между 0,02… 0,2.

При расчете подшипников и других деталей используется формула

где η — абсолютная вязкость в сантиПуазах, Н·с/м² (динамический коэффициент); v — кинематическая вязкость (сСт), 1 сСт = 10^-6 м²/с = 10^-2 см²/с; γ — удельный вес масла, Г/см³.

В качестве смазочного материала используют минеральные масла, которые различаются по своим свойствам. Важнейшими свойствами смазочных масел, применяемых для смазки машин, являются вязкость, адгезия и химическая стойкость. Менее важные показатели — температура застывания и температура вспышки масла.

Вязкость характеризует внутреннее трение, т. е. сопротивление относительному смещению молекул жидкости. Чем больше вязкость, тем больше жидкостное трение в смазочном слое, но тем больше и сопротивление вытеснению масла из пространства между поверхностями скольжения, следовательно, тем больше несущая способность смазочного слоя. Поэтому при выборе масла для смазки деталей машины наиболее важным критерием является его вязкость, которая показывает, для какого удельного давления и для какой скорости относительного скольжения деталей машин подходит данное масло.

1.5 Моменты трения

Моменты трения можно определить по формуле:

где Q -приложенная нагрузка; f — коэффициент трения; к — плечо, на котором приложена сила трения.

Моменты трения в подвижных соединениях машин, работающих на сильно меняющихся режимах, определяются по формулам, учитывающим форму и шероховатость поверхностей деталей в зоне контакта, а также наличие смазки с учетом ее количества и вязкости. В расчетах вместо f (коэффициент трения) используют fпр (приведенный коэффициент трения), который учитывает условия работы трущейся пары (форму направляющих, наличие смазки и др.).

Например, для V — образной направляющей приведенный коэффициент трения равен

где α — угол наклона боковой направляющей.

Для колеса тележки с наружным диаметром D (качение) и с подшипником скольжения на цапфе d приведенный коэффициент трения будет равен

Для подшипника скольжения при достаточном подводе смазки и средних кромочных давлениях момент трения можно определить по формуле:

где d и l — диаметр и длина подшипника скольжения в мм; Δ — диаметральный зазор в посадке подшипника в мм; n — частота вращения в мин^-1; η — вязкость масла в сантиПуазах.

Для подшипников качения шариковых и цилиндрических роликовых при n≥1000 мин^-1 и умеренной жидкостной смазке разбрызгиванием (при консистентной смазке и смазке в масляной ванне коэффициент при первом слагаемом необходимо увеличить в 1,5 раза)

Для подшипников качения конических и сферических роликовых при n≥1000 мин^-1 и умеренной жидкостной смазке разбрызгиванием (при консистентной смазке и смазке в масляной ванне коэффициент при первом слагаемом необходимо увеличить в 1,5 раза)

 

где Рn- нормальная сила, Н,d- диаметр вала, мм.

Для зубчатого зацепления момент трения можно определить по формуле:

где Р₀ — окружное усилие в Н; d₀ , b — диаметр начальной окружности и ширина шестерни в мм; v — окружная скорость в м/сек; с — коэффициент способа смазки, с = 3÷6 при струйной смазке и с= 5÷10  при смазке погружением на высоту зуба и доходящий до с <50 при погружении на большую глубину; η — вязкость масла, Н·с/м².

2. Смазочные материалы для машин и механизмов

Смазочные материалы подразделяются на жидкие, консистентные, т.е. густые (мази), твердые и газообразные.

Таблица 3. Жидкие смазочные материалы

Наименование и обозначение масла	ГОСТ	Вязкость, 10-6, м2 /с		Температура, °С
		при 50 °С	при 100 оС	вспышки	затвердевания
Индустриальные
И-5А	20799	4-5		120	-25
И-8А		6-8		130	-20
И-12А		10-14		165	-30
И-20А		17-23		180	-15
И-25А		24-27	—	180	-15
И-З0А		28-30		190	-15
И-40А		35-45		200	-15
И-50А		47-55		200	-20
И-70А		65-75		200	-10
И-100А		90-118		210	-10
ИГП-114	ТУ	110-120	15		-15
ИГП-152		147-158	20		-15
ИГП-182		175-190	23-28		-8
ИРП-40		35-45	8-10		— 10
ИРП-75		72-80	11-13		-10
ИРП-150		140-160	18-20		— 10
ИТП-200		220-240	—		-10
ИТП-300		304-357	35-45		-7
Авиационные
МС-14	21743	92	14	200	-30
МС-20С		157	20	250	-18
МК-22		192	22	230	-14
МС-20		192	20,5	200	-18
Турбинные
Т22	32	22-23		180	-15
Т30		28-32		180	-10
Т46		44-48		195	-10
Т57		55-59		195	—
Турбинные с присадками
Тп22	9972	22-23		186	-15
Тп30		28-32		190	-10
Тп46		44-48		195	-10
П-28 (для прокатных станов)	6480	—	26-30	285	-10
Трансмиссионное	542	—	8	200	-25
Автомобильное
Для коробок передач	—		20-32		-20
Для гипоидных передач	—	—	14		-25
Цилиндровое 38	6411		38-44	300	-17
Цилиндровое 52	6411		44-59	310	-5
Автотракторное
АК3п-6	1862	—	6,0	160	— 40
АКп-10		—	10,0	200	— 25
АК-15		—	15,0	225	— 5
Трансформаторное	982	9,6		135	— 45

В передачах обычно для смазки поверхностей при высоких скоростях скольжения применяют масла марок И-5А и И- 8А, для средних скоростей и средних нагрузках — И-12А и И-20А, а для смазки крупных и тяжелых низкоскоростных станков — И-30А и И-40А.

Таблица 4. Рекомендуемые значения кинематической вязкости масел для зубчатых колес

Материал зубчатых колес	σв, Н/мм2	Кинематическая вязкость v50 (v100),10-6, м2 /с при окружной скорости, м/с
		до 0,5	0,5-1	1-2,5	2,5-5	5-12,5	12,5-25	Св.25
Пластмасса, чугун, бронза	—	177 (25)	118 (11,4)	81,5	59	44	32,4	—
Сталь	До 1000	266 (32,4)	177 (20,5)	118 (11,4)	81,5	59	44	32,4
	Св. 1000 до 1250		266 (32,4)	177 (20,5)	118	81,5	59	44
	Св. 1250 до 1600	444 (52)		266 (32,4)	177 (20,5)	118 (11,4)	81,5	59
Сталь цементированная или с поверхностной закалкой	—
Примечание. Для смазки зубчатых колес из хромоникелевых сталей (нецементованных) при σв > 800 Н/мм2 следует брать масла, вязкость которых на одну ступень градации выше, чем указано в таблице для данной скорости.

Таблица 5. Рекомендуемые значения кинематической вязкости масел для смазки червячных передач и способы смазки

Характеристики	Скорость скольжения vск, м/с
	до 1	1-2,5	до 5	5-10		10-15	15-25
Условия работы	Тяжелые		Средние			—	—
Кинематическая вязкость, v50 (v100), сСт,	444 (52)	266 (32,4)	177 (20,5)		118 (11,4)	81,5	59
Способ смазки	Окунанием		Струйная или окунанием			Струйная под давлением
						0,07 МПа	0,2 МПа

Таблица 6. Рекомендуемые значения кинематической вязкости масел для цепных передач

Удельное давление цепи, р, МПа	Способ смазки
	ручная и капельная			от насоса и картерная
	кинематическая вязкость, v50, сСт, для скорости цепи v, м/с
	До 1	1 — 5	Св. 5	До 5	5 — 10	Св 10
До 10	20	28-36	36-50	20	28-36	28-36
10-20	28-36	36-50	50-65	28-36	36-50	36-50
20-30	36-50	50-65	74-82	36-50	50-65	50-65
Св. 30	50-65	74-82	111-133	50-65	74-82	74-82
Примечание. Эмпирически получено: для открытых передач v50 = р + 6v; для закрытых передач v50 = р + 3v.

Таблица 7. Основные эксплуатационные характеристики пластичных смазочных материалов общего назначения и их заменители

Смазки

Вязкость, Па·с, при t, °C

Предел прочности, Па, при t, °C

Температурный предел, °С

Заменитель

-15

0

50

80

Общего назначения для нормальных температур (гидратированные кальциевые солидолы)

Солидолы синтетические: пресс-солидол С солидол С

250-600 300-1000 (при 15 °С)

≤ 100 ≤ 200 (при 0 °С)

≥ 100 ≥ 200

— —

-40 … 50 -30 … 70

Солидол УС-1 Солидол УС-2

Солидолы жировые:

пресс-солидол УС-1

150-350 (при 15 °С)

≤ 100 (при 0 °С)

≥ 100

—

-40 … 50

Пресс-солидол С

солидол УС-2

300-600 (при 15 °С)

≤ 250 (при 0 °С)

≥ 200

—

-30 … 70

Солидол С

Общего назначения для повышенных температур (натриевые и натриево-кальциевые)

Консталины жировые: консталин УТ-1 консталин УТ-2

800-1200 (при 15 °С) 800-1500 (при 15 °С)

250-500 (при 0 °С) 250-500 (при 0 °С)

300-600 1600

150-300 800

-20 … 120 -20 … 120

Автомобильная Автомобильная

Автомобильная

500-700 (при 15 °С)

200 (при 0 °С)

≥ 180

100-250

-20 … 100

Консталин УТ-1

Общего назначения для повышенных температур (литиевые)

ВНИИ НП-242

400-1000

≤ 500

450-650

≥ 100

-40 … 110

Литол-24, ЭШ-176

ЭШ-176

1200-1700 (при 15 °С)

500-800 (при 0 °С)

≥250

150-400

-25 … 110

Литол-24, ВНИИ НП-242

Смазка жировая 1-13

-20 … 110

ЭШ-176

Многоцелевые

Литол-24

800-1500 (при 30 °С)

80-120 (при 20°С)

400-600

≥150

-40 … 130

Фиол-3

Фиол-1

230-600 (при — 20 °С)

50-100 (при 20 °С)

200-250

≥100

-40 … 120

Фиол-2, Литол-24

Фиол-2

400-800 (при — 20 °С)

80-120 (при 20 °С)

200-250

≥120

-40 … 120

Фиол-3, Литол-24

Фиол-3

800-1500 (при -30 °С)

100-150 (при 20 °С)

400-600

≥200

-40 … 130

Литол-24,Фиол-2

Фиол-2м

420-800 (при — 20 °С)

80-120 (при 20 °С)

300-450

≥100

-40 … 120

Литол-24 (с 2% MоS2)

Высокотемпературные

Унитол-1

1000-2000 (- 30 °С)

15-30 (при 80 °С)

250-600

150-400

-30 … 150

Литол-24

ЦИАТИМ-221

≤ 800 (при — 50 °С)

10-30 (при 80 °С)

≥ 120

100-150

-60 … 160

ВНИИ НП-207

ВНИИ НП-257

200 (при — 50 °С)

29 (при 20 °С)

80-100 (при 20 °С)

≥ 80 (при 50 °С)

-60 … 150

ВНИИ НП-274

ВНИИ НП-274

290 (при — 50 °С)

30-60 (при 20 °С)

200-350 (при 20 °С)

≥100 (при 50 °С)

-80 … 130

ВНИИ НП-257

Гироскопические

ВНИИ НП-228

3000 (при 250 °С)

15-25 (при 20 °С)

50-150 (при 20 °С)

50-150 (при 50 °С)

-45 … 150

—

ВНИИ НП-260

4000 (при — 30 °С)

20-40 (при 20 °С)

110-170 (при 20 °С)

50-180 (при 50 °С)

-20 … 180

—

Индустриальные

Сиол

200 (при — 20 °С)

—

140-180

—

-30 … 130

ЦИАТИМ-20

Железнодорожные

Железнодорожная ЛЗ-ЦНИИ

1100 (при -30°С)

10-20 (при 80 °С)

≥ 200

200-300

-40 … 110

ЖРО

Для роликовых подшипни- ков ЖРО

≤ 2000 (при — 30 °С)

60-80 (при 80 °С)

≥ 300

150-250

-50 … 120

Литол-24

Специализированные автомобильные

ЛЗ-31

500 (при -15 °С)

75 (при 80 °С)

300-400

250-350

-40 … 130

—

№ 158

1000 (при — 15°С)

30 (при 80 °С)

>120

50-100

-30 … 100

Литол-24

ВНИИ НП-207

≤ 1400 (при-30 °С)

55 (при 50 °С)

200-250

70-110

-60 … 180

ЦИАТИМ-221

ВНИИ НП-231

≤ 550 (при -40 °С)

10-50 (при -15°С)

250-400

>100

-60 … 250

—

ВНИИ НП-246

≤ 500 (при -40 °С)

95 (при 50 °С)

250-500

70-250

-60 … 200

—

ПФМС-4С

1000 — 1500

10-30 (при 80 °С)

100-150

80-150

-30 … 300

ВНИИ НП-231

Графитол

250-600 (при — 0 °С)

35 (при 80 °С)

200-500

200-600

-15 … 160

—

Силикон

≤ 550 (при — 0 °С)

67,5 (при 80 °С)

≥ 500

300-500

-40 … 160

—

Низкотемпературные

ЦИАТИМ-201

2500 — 3500 (при — 60 °С)

80 — 170 (при -0 °С)

250-500

130-250

-60 … 90

ЦИАТИМ-203

ЦИАТИМ-203

2000 -4000 (при — 60 °С)

100 — 300 (при -0 °С)

≥ 250

150-300

-50 … 100

ЦИАТИМ-201

МС-70, АMC-1, АMC-3

2500 -5000

≤ 230

100-300

≤ 50

-50 … 65

ЦИАТИМ-201

для электромеханических приборов

ОКБ-122-7

≤ 1800 (при 30 °С)

190 (при 20 °С)

1000 -1500 (при 20 °С)

≥ 150 (при 50 °С)

-40 … 120

ЦИАТИМ-202 ЦИАТИМ-201

ЦИАТИМ-202

≤ 1500 (при — 30 °С)

50 — 80 (при 20 °С)

200 -300 (при 20 °С)

≥ 120 (при 50 °С)

-40 … 120

ОКБ-122-7

2.1 Свойства жидких смазочных материалов

В качестве смазочного материала используют минеральные масла, консистентные и твердые смазки, которые различаются по своим свойствам.

Важнейшими свойствами масел, применяемых для смазки машин, являются вязкость, адгезия и химическая стойкость. Менее важные показатели — температура застывания и температура вспышки масла.

Вязкость — индивидуальное качество жидких масел, определяющее их смазывающую способность в условиях жидкостного трения; характеризует внутреннее трение, т. е. сопротивление относительному смещению молекул жидкости. Чем больше вязкость, тем больше жидкостное трение в смазочном слое, но тем больше и сопротивление вытеснению масла из пространства между поверхностями скольжения, следовательно, больше несущая способность смазочного слоя.

Поэтому при выборе масла для смазки деталей машины наиболее важным критерием является его вязкость, которая показывает, по каким параметрам (удельному давлению, температуре и скорости относительного скольжения деталей машин) подходит данное масло.

Маслянистость (смачиваемость, липкость) — важнейшее свойство жидких масел при отсутствии жидкостного трения, способность смазочного материала к адсорбции, т. е. образованию и удержанию тонких пленок масла на поверхностях трения сопряженных деталей машин. Маслянистость зависит от свойств не только масла, но и от свойств цдпфы вала и вкладышей подшипника.

Температура вспышки — температура, при которой пары масла образуют с окружающим воздухом смесь, воспламеняющуюся при поднесении к ней огня. Температура вспышки характеризует испаряемость и огнеопасность масла. При одинаковой вязкости лучшим является то масло, которое имеет более высокую температуру воспламенения, т. е. температуру, при которой не только вспыхивают масляные пары, но и загорается само масло.

Температура застывания масла характеризует потерю его подвижности при низкой температуре, т. е. когда масло после наклонения стандартной пробирки под углом 45° остается неподвижным в течение 1 мин.

2.2 Динамическая и кинематическая вязкость

Прежде вязкость указывали в градусах Энглера (°Е). Вязкость по Энглеру измерялась условным методом, который не может быть использован в расчетах, т.к. не дает точного представления о величине внутреннего сопротивления жидкости.

Поэтому большее значение придается вязкости, указываемой в абсолютных единицах. Для этого введено понятие кинематической вязкости (удельный коэффициент внутреннего трения), которое представляет собой отношение динамической вязкости жидкости к ее плотности при одной и той же температуре. Единицей измерения кинематической вязкости принят Стокс (Ст), сотую часть которого называют сантиСтоксом (сСт). Размерность — см²/с или 10^-6м²/с.

Перевод градусов Энглера, °Е, в значения коэффициента кинематической вязкости, м²/с приведен в табл. 8.

Таблица 8. Перевод градусов Энглера, °Е, в значения коэффициента кинематической вязкости, м²/с

°Е	10-6 м2/с	°Е	10-6 м2/с	°Е	10-6 м2/с
1,00	1,0	2,4	15,7	4,4	32,5
1,1	1,8	2,5	16,5	4,6	34,1
1,2	2,8	2,6	17,5	4,8	35,7
1,3	3,9	2,7	18,4	5,0	37,3
1,4	5,0	2,8	19,3	5,5	41,2
1,5	6,25	2,9	20,2	6,0	45,1
1,6	7,45	3,0	21,1	6,5	49,0
1,7	8,5	3,2	22,8	7,0	52,9
1,8	9,6	3,4	24,5	7,5	56,8
1,9	10,7	3,6	26,1	8,0	60,6
2,0	11,8	3,8	27,7	8,5	64,5
2,1	12,8	4,0	29,3	9,0	68,4
2,2	13,8	4,2	30,9	10,0	76,0
2,3	14,8

Динамическая вязкость (коэффициент внутреннего трения) характеризуется силой, затрачиваемой на перемещение верхнего слоя жидкости относительно нижнего со скоростью 1 см/с, при площади 1см² и расстоянии между ними 1 см.

Единицей измерения абсолютной (динамической) вязкости принят Пуаз (П), сотую часть которого называют сантиПуазом (сП). Размерность — Н·с/м² или (Па — с), где Па — Паскаль.

Для перехода к абсолютной (динамической) вязкости от кинематической вязкости.

при расчете подшипников и других деталей используется формула

где μ — абсолютная вязкость в сантиПуазах, Н·с/м²(динамический коэффициент);

v — кинематическая вязкость (сСт), 1 сСт =10^-6 м²/с = 10^-2 см²/с.

γ — плотность масла, Г/см³.

Для практических целей пользуются коэффициентом кинематической вязкости v = 10^{3 μ} / γ.

Вязкость масла при повышении температуры. Вязкость минеральных масел уменьшается с повышением температуры и наоборот (табл.7). Для нормальной эксплуатации механизмов, работающих в широком диапазоне температур, требуется, чтобы вязкость применяемого масла незначительно изменялась с температурой, сохраняя свои смазочные свойства на всем диапазоне температурного перепада.

Зависимость кинематической вязкости от температуры для индустриальных и турбинных масел представлена формулой, которая дает достаточно точные результаты в интервале температур от 50 до 100°С:

где t — рабочая температура масла, °С;

m — показатель степени, зависящий от сорта масла; средние значения его в зависимости от кинематической вязкости (сСт) приведены в табл. 9.

Таблица 9. Значения показателя степени m

При V50	20	30	40	50	70	90	120 и более
m	1,9	2,5	2,6	2,7	2,8	2,9	3,0

Вязкость масла при повышении давления. Вязкость масла интенсивно возрастает с повышением давления. Это свойство имеет особое значение для тяжело нагруженных подшипников ввиду необходимости создания в данном случае прочного слоя смазки в зоне контакта поверхностей. При диапазоне температур 20-100 °С повышение вязкости минеральных масел в зависимости от давления относительно вязкости при нормальном давлении характеризуется величинами, приведенными в табл. 10.

Таблица 10. Влияние давления на изменение вязкости минеральных масел

Приложенное давление, МПа	700	1500	2000	4000	6000
Повышение вязкости, % от исходной вязкости при нормальном давлении	20-25	35-40	50-60	250-350	120-160

2.3 Методика выбора жидких минеральных масел

Жидкое минеральное масло является основным смазочным материалом. Для выбора марки масла для передачи требуется сначала установить необходимую вязкость масла: для зубчатой передачи по табл. 4, для червячной передачи по табл.5, для цепной передачи по табл.6, для подшипников качения по номограмме (рис. 6).

Затем по табл. 3 выбирают марку масла, соответствующую установленной вязкости масла для соединения.

Для многоступенчатого редуктора марку масла выбирают по среднему значению вязкости, от значений, определенных для первой и последней ступени.

Для повышения стойкости зубьев передач против заедания желательно применять масла более высокой вязкости. Однако это связано с заметным увеличением потерь на перемешивание масла. Поэтому вязкость масла выбирают в зависимости от окружной скорости, нагрузки и материала зубьев. Чем больше нагрузка и меньше скорость, тем выше должна быть вязкость масла. Ориентировочно необходимая вязкость (мм²/с) смазочного материала может быть подобрана по эмпирической формуле

где v₅₀ — рекомендуемая кинематическая вязкость смазки при температуре 50 °С и заданной средней окружной скорости v или скорости скольжения передачи υ, м/с.

Рекомендуемая вязкость v₁ при υ = 1 м/с приведена в табл. 11.

Таблица 11. Рекомендуемая вязкость v₁ , мм²/с, при υ = 1 м/с

Вязкость, v1, мм2/с	Вид передачи
120… 130	Стальные зубчатые передачи по чугуну, бронзе или пластмассе
170… 180	Стальные передачи (σв ≈ 600…800 МПа) с зубьями без термообработки
260…280	Высокопрочные зубчатые передачи (σв ≥ 1000 МПа) с термически обработанной поверхностью зубьев (закалка, цементация, азотирование)
300…340	Червячные передачи (большее значение для тяжелых условий работы)

Наиболее часто используют средние индустриальные масла с вязкостью v₅₀= 30…60 мм²/с. Для легких особо быстроходных передач в целях уменьшения потерь на разбрызгивание применяют менее вязкие индустриальные масла с v₅₀ = 15…20 мм²/с и ниже.

Наоборот, для тяжелых тихоходных редукторов (v < 5м/с), как правило, применяют тяжелые индустриальные масла с v₅₀=10…30 мм²/с.

Особое внимание должно быть уделено выбору смазочного материала для червячных передач, условия работы которых характеризуются наличием высоких значений трения и скорости скольжения, оказывающих отрицательное действие на работоспособность передачи. Поэтому для повышения сопротивления заеданию зубьев червячного колеса, их интенсивному износу и улучшенному отводу теплоты применяют более вязкие масла.

Выбор вязкости масел по номограмме для подшипников качения с независимой системой смазки. На примере (рис. 6) дана схема пользования номограммой для выбора вязкости масел для подшипников качения.

Рис. 6. Номограмма для выбора вязкости масел для подшипников качения

Например, при d = 75 мм и частоте вращения n — 1500 мин ^-1 минимальная вязкость масла в рабочем состоянии должна быть 13,2 сСт (или 10⁶ м²/с) (горизонтальная пунктирная прямая линия). Для выбора смазки удобнее пользоваться вязкостью v₅₀ (v₁₀₀), сСт, при стандартной температуре (50 или 100 °С). Так, для рассматриваемого подшипника, если рабочая температура 70 °С, соединяем ординату с горизонтальной пунктирной прямой линией, затем наклонно выводим на уровень 50 °С и после такого приведения по горизонтали определяем, что вязкость масла должна быть равна 27 сСт при 50 °С (ломаная пунктирная линия).

В редукторах, коробках передач и др. механизмах, содержащих механические передачи, подшипники качения обычно смазываются тем же маслом, что и передача.

Для подшипников качения, если смазка выбирается из условий работы подшипника качения, то рекомендуют назначать вязкость (10÷30)10^-6 м²/с при рабочей температуре. Большие значения вязкости принимают для высоконагруженных подшипников со сравнительно низкой окружной скоростью, в том числе для роликовых подшипников.

2.4 Характеристики жидких смазочных масел

Жидкие масла равномерно распределяются по трущимся поверхностям, обладают малым внутренним трением, хорошо работают в значительных диапазонах температур и поэтому являются основными смазочными материалами подшипников скольжения.

Наиболее распространены минеральные масла — продукты переработки нефти.

Характеристики жидких смазочных масел, применяемых в машиностроении, приведены в табл. 3.

Растительные масла в чистом виде почти не применяют вследствие их склонности к высыханию с образованием прочных пленок и разложению с выделением свободных органических кислот, вызывающих коррозию. Они также дают увеличенное по сравнению с минеральными маслами отложение нагара и лака.

Обладающее хорошей маслянистостью или липкостью касторовое, сурепное, хлопковое, подсолнечное, оливковое и другие масла применяют для получения компаундированных масел, т. е. их добавляют к нефтяным маслам для улучшения маслянистости последних.

Животные жиры и масла в чистом виде применяют также крайне редко. Говяжье, баранье и свиное сало, тюлений, китовый и рыбий жир, костное и спермацетовое масло, которые в качестве смазки хорошо прилипают и удерживаются на металлических поверхностях, используют для получения компаундированных масел.

Костное масло очень хорошо удерживается на смазываемых поверхностях и не высыхает в течение нескольких лет. Это масло не образует твердой пленки. Поэтому его применяют в чистом виде и в качестве составной части при изготовлении высококачественных приборных масел, употребляемых для смазки часовых механизмов, контрольно-измерительных и других точных приборов.

Силиконы (полисилоксаны) представляют собой кремнийорганические соединения, состоящие из кремния, кислорода и остатков углеводородов после отщепления от их молекул одного или нескольких атомов водорода. Силиконовые жидкости можно применять в качестве смазочных масел, гидравлических и амортизирующих жидкостей. Смазывающую способность силиконов улучшают за счет добавления специальных присадок.

Силиконовые жидкости устойчивы против высокой температуры, мало испаряются и достаточно хорошо подвижны при низких температурах. При небольших и средних нагрузках они могу хорошо работать в интервале температур от -70 до +300 °С и выше, а в течение короткого времени могут противостоять действию температуры до 535 °С. У силиконовых жидкостей вязкость изменяется мало с изменением температуры. Так, при понижении температуры некоторые из силиконов имеют вязкость, в 50 раз меньшую, чем органические нефтяные масла, имеющие аналогичную температуру кипения.

Полиалкиленгликоли в чистом виде и в смеси с минеральными маслами и присадками применяют при высоких температурах (турбореактивные двигатели, двигатели внутреннего сгорания, компрессоры) и в различных машинах и зубчатых передачах с большими нагрузками. В чистом виде или в виде водных растворов их используют как негорючие гидравлические жидкости в гидросистемах машин.

2.5 Свойства консистентных смазок

Для повышения эксплуатационных показателей в минеральные масла вводят различные присадки (растительные и животные масла, олеиновую кислоту, серу и др.).

Различают смазки среднеплавкие и тугоплавкие.

Среднеплавкие смазки — солидолы жирные и синтетические, получаемые при загущении жидких минеральных масел кальциевыми мылами. Их широко применяют при рабочей температуре до 50…60 °С в станках, в специальных транспортных машинах и оборудовании, работающем под открытым небом. Эти смазки не растворяются в воде.

Тугоплавкие смазки (консталины) -жирные и синтетические, получаемые при загущении жидких минеральных масел натриевыми мылами. Их применяют при рабочей температуре не выше 115… 135 °С; они очень чувствительны к влаге.

К этим смазкам относятся также специальные комбинированные кальциево-натриевые смазки с рабочей температурой до 100 °С, такие смазки водоустойчивы.

При выборе таких смазок необходимо учитывать не только выявленные качественные характеристики их, но и состав смазки.

Для эксплуатации важны в первую очередь следующие качественные характеристики консистентных смазок.

Температура каплепадения, которая указывает, при какой температуре смазка становится текучей и начинает капать через отверстие испытательного прибора. В эксплуатации консистентная смазка начинает течь уже при более низкой температуре под влиянием механической нагрузки и изменения консистенции; последнее вызывается повышением температуры. Поэтому для консистентных смазок допускают рабочую температуру не более чем на 20 °С ниже температуры каплепадения. Чем выше температура каплепадения, тем работоспособнее смазка при высоких температурах.

Консистентные смазочные материалы применяются при температуре подшипника менее 90.. ,100°С.

Пенетрация — это мера консистенции или «жесткости» смазки. Чем выше пенетрация, тем смазка мягче, и наоборот. Пенетрация характеризует сопротивление, оказываемое смазкой выдавливанию из подшипника и при проталкивании через смазочное отверстие. Для практических целей диапазон пенетрации консистентных смазок подразделяется на степени консистенции: 00 (полужидкая консистенция), 0 (очень мягкая), 1 (мягкая) и т. д. до 7 (твердая консистенция).

Химическая стойкость, которая означает стойкость смазки против старения, т. е. против ее химического превращения в течение срока хранения и эксплуатации. Химическая стойкость имеет большое значение для смазки подшипников качения, в которых консистентная смазка остается в течение долгого времени. Для определения степени химической стойкости смазки пока еще нет достаточно удовлетворительного метода испытания. Известно только, что химическая стойкость смазки обусловлена ее составом и что из применяемых консистентных смазок в основном наиболее химически стойки смазки литиевые и натриевые, далее следуют алюминиевые и на последнем месте кальциевые.

Влагостойкость важна тогда, когда мазь должна не только смазывать, но и защищать подшипник от проникновения влаги. Из указанных смазок лучшей влагостойкостью обладают кальциевые, далее следуют литиевые, алюминиевые, натриевые смазки образуют с водой эмульсии.

Следует отметить, что консистентные смазочные материалы хорошо герметизируют подшипники и допускают в подшипниках большое давление; по сравнению с жидкими маслами. Консистентные смазочные материалы применяют для смазки подшипников в высокооборотных шпинделях шлифовальных станков, в ткацких станках, в электродвигателях, в железнодорожном транспорте и т. п., которые требуют надежной герметизации, или механизмов в машинах, работающих в широком диапазоне температур и режимов эксплуатации.

Основные эксплуатационные характеристики пластичных смазочных материалов приведены в табл. 7.

2.6 Краткая характеристика пластичных смазок

Пластичные смазки находят применение для смазки подшипников и других подвижных соединений:

• кальциевые смазки (солидолы) имеют температуру плавления t= 75…85 °С, водоупорны, нерастворимы в воде, их рабочая температура t < 50-60 °С;
• натриевые смазки (консталины) более тугоплавки, их можно применять при температуре до 125 °С, после расслаивания и последующего охлаждения они не теряют своих свойств; чувствительны к влаге, поэтому не рекомендуются при повышенной влажности окружающей среды;
• натриево-кальциевые смазки обладают промежуточными свойствами между кальциевыми и натриевыми смазками. Эту смазку часто применяют для шарикоподшипников качения при f= 80.. .100 °С;
• литиевые смазки водоупорны, выдерживают высокую температуру;
• смазку ЦИАТИМ-201 применяют при t = -80…+90 °С для смазки приборов и механизмов, работающих при малых усилиях сдвига;
• смазку ЦИАТИМ-202 применяют для высокоскоростных подшипников при t = -50… +100 °С для тех же целей, что и ЦИАТИМ-201;
• смазку ЦИАТИМ-203 применяют при t = -45.. ,+100 °С для высоконагруженных механизмов;
• смазка ЦИАТИМ-221 имеет высокую химическую стабильность, вызывает меньшее набухание резины (в уплотнениях), чем другие смазки; выдерживают t = -60.. .+150 °С;
• смазку ЦИАТИМ-221С применяют при t = -60.. .+200 °С;
• смазка НК-50 (натриевая) содержит коллоидальный графит, ее можно применять при t <180 °С;
• смазку ОКБ 122-7 применяют при t = -60…+120 °С. Коричневая мазь, изготовленная из смеси этилсилоксановой жидкости и масла МС-14, загущенной церезином и литиевым мылом стеариновой кислоты, обладает вполне удовлетворительной водостойкостью, защитными свойствами, коллоидной и химической стабильностью. Используется для периодической смазки для электромеханических приборов и механизмов, причем интервал между сменой смазки может достигать 10 лет. Имеет хорошие консервационные свойства;
• смазку ЛЗ-31 применяютв подшипниках закрытого типапри t= -50…+130 °С;
• алюминиевые смазки водоупорные АМС-1,АМС-3 и МС-70 применяют в узлах, куда может попадать морская вода;
• смазку ВНИИ НП-225 применяют главным образом для уплотнения резьбовых соединений, при температурах от -60 до 250 °С;
• смазку ВНИИ НП-228 и ВНИИ НП-260 применяют главным образом для смазки подшипников роторов гироскопов. Работоспособны при частоте вращения до 60 000 мин Л Мягкая светло-коричневая мазь, состоящая из смеси диоктилсебацината и масла МС-14, загущенного комплексным натриевым мылом стеариновой кислоты и нитрата натрия, отличается высокой степенью очистки. Смазка ВНИИ НП-260 имеет более высокий ресурс работы в диапазоне температур t =-50…+180 °С;
• смазку ВНИИ НП-242 с противоизносной присадкой дисульфида молибдена применяют при t =-35.. .+110 °С;
• смазку ВНИИ НП-257 применяют в основном для смазки шарикоподшипников и малонагруженных зубчатых передач;
• смазку ВНИИ НП-279 применяют для смазки узлов трения, работающих в контакте с агрессивными средами;
• смазку ВНИИ НП-401 применяют для обеспечения равномерного без скачков и колебательных перемещений подвижных узлов металлорежущих станков, чем обеспечивают получение высокой чистоты и точности обработки.

Специальные антискачковые масла рекомендуют применять для смазки направляющих скольжения продольнофрезерных, расточных и координатно-расточных станков, а также оснований колонн расточных станков, направляющих бабок и столов плоско- и круглошлифовальных станков. Эти масла применяют также для смазки пар винт-гайка, например в координатно-расточных станках, где требуется исключительная точность при малых установочных перемещениях. Не рекомендуется применять такие масла в станках, имеющих высокие скорости скольжения направляющих, так как равномерность движений при высоких скоростях достигается и при использовании масел обычных сортов.

2.7 Твердые смазочные материалы и их свойства

Графит, тальк, слюда и некоторые другие — применяют для смазки подшипников скольжения, работающих при высоких температурах рабочей среды (например, в транспортерах, вагонетках различных печей).

Графит, слюда также применяются в подшипниках и механизмах, предназначенных для переработки продуктов питания и в машинах для текстильного производства.

Смазки на основе двусернистого молибдена MoS₂ (дисульфид молибдена) относятся к смазочным материалам, широко применяемым в качестве сухой смазки. На трущиеся поверхности его наносят путем опрыскивания, втирания и вдавливания в виде паст или суспензий, приготовленных на основе минеральных и синтетических масел.

Двусернистый молибден — порошок, имеющий пластинчатую структуру, сходную с графитом. Скольжение мелких пластинок относительно друг друга обусловливает хорошие смазочные свойства этого материала. Вдавливаясь в поверхностный слой трущихся металлов, он образует твердую пленку, которая служит в дальнейшем в качестве сухой смазки. Поверхность детали перед нанесением смазки должна быть сухой, тщательно очищенной и обезжиренной.

Высокие температуры (до 400°С) не оказывают на двусернистый молибден заметного влияния, и его смазочные свойства сохраняются, примерно, до 525°С. Двусернистый молибден успешно применяют в узлах с высоким удельным давлением (до 860 МПа), большими усилиями трения и для смазки поверхностей, на которых возможен большой износ и задиры.

Смазка ВНИИ НП-225/2 — суспензия, приготовляемая на основе силиконовой жидкости. Ее добавляют (до 10%) к общему объему масла. Смазка ВНИИ НП-232- паста, основой которой является минеральное масло, содержит MoS₂ и графит.

2.8 Воздушная смазка (масляный туман)

Распыленное масло в насыщенной воздушной среде применяют для пневматических цилиндров, в подшипниках скольжения и качения быстроходных и малонагруженных валов. Достоинство воздушной смазки — небольшие потери мощности в подшипниках на трение и теплообразование, так как вязкость воздуха очень низкая.

Сжатый воздух, прошедший фильтр-влагоотделитель и регулятор давления, под давлением 10=15 Н/см² поступает в маслораспылитель для смазки рабочей пары.

2.9 Вода

Вода применяется для смазки подшипников из пластмасс, дерева и резины.

2.10 Замена смазочных материалов

Жидкие масла, применяемые для смазки оборудования, могут заменяться маслами, имеющими вязкость, равную или несколько большую, чем вязкость заменяемых масел. Для легких индустриальных масел эта разница должна быть не более 6-7 сСт от верхнего предела вязкости, для средних — до 12 сСт. Несколько увеличенная разница допустима для более тяжелых масел.

Использовать в качестве заменителя масло с меньшей вязкостью не следует, так как это приводит к выдавливанию его из зазора между трущимися деталями, их сильному износу, нагреванию и задирам. Заменители с большим превышением вязкости применять также не следует, так как в результате может быть нагревание масла и смазываемых узлов машин, что вызывает большие потери энергии.

Иногда специфические условия работы механизмов не позволяют сделать такие замены. Так, для смазки турбин нельзя масло турбинное 22 заменить индустриальным 20. Трансформаторное масло также нельзя заменить маслом, равноценным по вязкости, так как заменитель не имеет необходимых изоляционных свойств. В циркуляционных и гидравлических системах замена хорошо очищенных масел выщелоченными приводит к закупориванию маслопроводов смолистыми осадками.

Смешивают масла в тех случаях, когда из имеющихся в наличии нет заменителей, равноценных или близких по вязкости. Тогда заменитель получают смешением двух или трех масел в определенном процентном соотношении, близких по способу и степени очистки. Смешивают масла, имеющие одинаковую температуру.

Смешением на практике приготовляют различные сорта масел. Смешение применяют и с цепью улучшения отдельных свойств масел. Для понижения вязкости масел, работающих а зимних условиях, их разбавляют другим: маслом, имеющим более низкую температуру застывания (И-12А, трансформаторным). Керосином разбавлять масла с целью снижения температуры застывания не следует, так как он сильно ухудшает смазочные свойства и индекс вязкости, а также снижает температуру вспышки.

Консистентные смазки заменяют главным образом по их температуре каплепадения. Заменитель должен иметь температуру каплепадения, равную или несколько выше. В случае применения смазки с пониженной температурой каплепадения возможно вытекание ее из узлов трения, что приведет к нагреву и задирам трущихся пар.

Заменяемые смазки должны иметь одинаковое основание, например, кальциевое или натриевое, что особенно важно для работы механизмов в условиях повышенной влажности, где могут применяться только смазки кальциевого основания (солидолы) или смешанного кальциево-натриевого основания. Рекомендуемая замена смазок дана в таблице 7.

Если необходимо заменить отечественную марку смазочного материала импортным аналогом, то информация об этом может быть получена в Интернете, но затем методом сравнения параметров отечественных и импортных масел необходимо выбрать ту марку масла аналога, которая по своим свойствам ближе к условиям работы механизма.

2.11 Присадки к маслам

Для улучшения свойств масел и их эксплуатационных качеств широко применяют специальные добавки к ним — присадки. Выбор присадки зависит от типа масла, степени его очистки, назначения и эксплуатационных условий. Присадки бывают вязкостные, антиокислительные, антикоррозийные, улучшающие смазывающую способность, повышающие липкость, антипенные и комплексные.

Вязкостные присадки. При помощи вязкостных (загущающих) присадок маслам, имеющим низкую температуру застывания и хорошую жидкотекучесть при низких температурах, можно придать требуемую вязкость. При этом они почти полностью сохраняют низкотемпературные свойства маловязких масел, взятых для загущения, и приобретают прочность масляной пленки, свойственную маслам, имеющим более высокую вязкость. Добавляют такие присадки к маслам в количестве до 5% от общего веса масла.

В качестве вязкостных или загущающих присадок применяют, в частности, полиизобутилен и винипол.

Загущенные масла имеют достаточно высокую вязкость при высоких температурах и подвижность при низких температурах.

Для загущения синтетических масел обычно применяют те же присадки, что и для нефтяных масел.

Антиокислительные присадки (ингибиторы). Для повышения устойчивости масел против окисления к ним добавляют противоокислительные присадки, называемые ингибиторами окисления. Обычно антиокислители добавляют к маслам в количестве 0,1-1%, что позволяетэксплуатировать машины на маслах с такими присадкамипри температуре до 150-170 °С.

Алкилфеноловые присадки особенно хорошо зарекомендовали себя при добавке к хорошо очищенным турбинным и трансформаторным маслам. Так, с присадкой «янол» выпускают трансформаторное масло из сернистых сортов нефти. Хороший антиокислительный эффект дает добавка к маловязким маслам азотсодержащих присадок АзНИИ-11 и АзНИИ-11Ф.

Антикоррозийные присадки. Для предотвращения коррозии смазываемых подшипников и механизмов к маслам добавляют различные антикоррозийные присадки. На практике их часто вводят одновременно с другими, прежде всего с антиокис- лигельными и моющими присадками. К антикоррозийным относят присадки ЦИАТИМ-339 и ДФ-1; для автотракторных масел рекомендуются АзНИИ-4, АзНИИ-5 и АзНИИ-8; для дизелей, работающих на сернистом топливе, — АзНИИ-7 и др.

Присадку НИИ ГСМ-12 добавляют в масло для защиты металлов от коррозии при действии морской и пресной воды. В состав ее входят касторовое и турбинное масло, триэтаноламин и олеиновая кислота.

Присадки, улучшающие смазывающую способность масел. Для улучшения смазывающей способности масел к ним добавляют износостойкие и противозадирные присадки, в результате чего на металле образуется (происходит химическая реакция между активными веществами присадки и металлом) пленка, препятствующая износу и задирам.

В качестве таких присадок применяют:

• масла и жиры растительного и животного происхождения (горчичное, сурепное, льняное, касторовое, спермацетовое и пальмовое масла; животное сало-лярд; костное масло и др.); эти жиры можно применять и в осерненном виде-при содержании в них серы до 10-17%;
• высокомолекулярные жирные кислоты и их эфиры (олеиновая и стеариновая кислоты);
• продукты окисления парафина и петролатума;
• различные соединения, содержащие в своем составе серу, фосфор, хлор и др.

Для тяжелонагруженных зубчатых передач в прокатных станах, автомобилях и другом оборудовании, где имеют место ударные нагрузки, для защиты зубьев шестерен от задиров в местах контактов применяют высоковязкие смазочные минеральные масла с присадками, содержащими серу, фосфор, хлор и иногда свинец. Масла с содержанием свинцовых мыл, серы и хлора обладают хорошими свойствами, обеспечивающими приработку поверхностей трения.

Присадки, повышающие липкость масла. В качестве присадок, повышающих липкость масла, применяют добавки смолистых углеводородов типа битумов и окисленные петролатум и парафин. Хорошей маслянистостью также обладают растительные и животные жиры, добавляемые к нефтяным маслам. Это особенно важно для смазки механизмов, требующих полугустой смазки, и там, где возможно сбрасывание смазки с поверхностей трения под действием центробежных сил, например, в открытых зубчатых передачах, открытых подшипниках, цепных передачах и др.

Для закрытых зубчатых передач различного оборудования, коробок передач, задних мостов автомашин, паровых машин применяют высокосмолистые неочищенные масла — трансмиссионные и цилиндровые.

Антипенные присадки. При работе высокоскоростных механизмов масла разбрызгиваются и вспениваются. При этом на смазываемых поверхностях часто происходит разрыв масляной пленки пузырьками воздуха, что ухудшает смазку и одновременно вызывает большие утечки масла через зазоры и отверстия картеров. При наличии в масле воды и антиокислитель- ных присадок вспенивание усиливается.

Для уменьшения пенообразования и гашения образовавшейся пены к маслам добавляют антипенные присадки в количествах не более 0,1%. Так, добавка к маслу только 0,001% силиконовой жидкости устраняет пенообразование масла.

Для того чтобы не допустить образования эмульсии масла с водой, применяют деэмульгаторы. Такие присадки желательны к маслам, используемым для смазки паровых турбин, формовочных машин, и к маслам, работающим в качестве гидравлических жидкостей.

Многофункциональные (комплексные) присадки добавляют для улучшения одновременно нескольких качеств масла. К таким присадкам относят АзНИИ-4, АзНИИ-5 (СБ-2), АзНИИ-7, АзНИИ-8, ЦИАТИМ-330 МАКС), ЦИАТИМ-331, ЦИА- ТИМ-339, АзНИИ-ЦИАТИМ-1, паранокс, которые одновременно являются антикоррозийными, антиокислительными и улучшающими смазывающую способность масел. Некоторые из них снижают температуру застывания масла. Это позволяет значительно увеличить долговечность смазываемых механических передач машин и механизмов, экономить масло за счет продления срока его службы.

2.12 Масла для гидросистем

В гидросистемах станков и производственных машин, как правило, применяют минеральные масла вязкостью 10 ^35 сСт и реже до 60 сСт. Масла малой вязкости уменьшают внутреннее трение в маслопроводах, потери в каналах и угловых переходах, облегчают работу золотников и различных устройств исполнительных органов, повышают чувствительность и точность работы всех аппаратов гидросистемы.

Однако применение слишком маловязких масел может привести к повышенным утечкам его через неплотности, перебоям в работе, потери мощности, ухудшению условий всасывания, разогреву и потерям энергии на преодоление сопротивлений.

Масла гидравлических систем должны обладать хорошими смазывающими свойствами, не вызывать коррозии металлических частей, а также набухания и разрушения уплотнений.

В гидравлических системах необходимо применять только хорошо очищенные высококачественные нейтральные масла, не содержащие асфальтово-смолистых веществ, золы, кислот, щелочей, механических примесей и воды (табл. 3).

Тонкость фильтрации должна быть 5-10 мкм, но не более величины зазора в подвижных рабочих сопряжениях гидропривода.

Масло перед заливкой фильтруют и заливают только при наличии свежих данных лабораторного анализа о вязкости, температуре застывания и вспышки. Для фильтрации масла в процессе работы в гидросистеме предусматривают фильтры.

Масло должно сохранять необходимую вязкость в пределах рабочей температуры, которая в гидросистеме не должна превышать 60 °С. Выщелоченные и неочищенные дистиллятные масла применять в гидросистемах недопустимо, так как они склонны к эмульсированию и образованию осадков, забивающих маслопроводы, каналы и нарушающих нормальную работу клапанов, золотников и других узлов.

Чаще всего в гидросистемах станков применяют масла индустриальное 20 и турбинное 22 или их заменители. При работе гидросистем при отрицательных температурах следует применять масла с низкой температурой застывания или соответствующие низкозастывающие смеси.

3. Подача смазочных материалов

3.1 Способы смазки

Подача смазочных материалов к трущимся поверхностям подшипников и другим различным узлам и деталям машин должна быть непрерывной, но в зависимости от назначения может быть индивидуальной, централизованной — циркуляционной смазкой или периодической, без принудительного давления или под давлением.

Вопрос о способе смазки следует решать при компоновке редуктора или механизма, так как это влияет на выбор варианта конструкции механизма и его деталей.

Периодической подачей смазочного материала пользуются, когда требуется восстановить смазку на работающих деталях или восстановить расходуемую смазку в картере машины, корпусе редуктора и т.п.

Подачу материала без принудительного давления осуществляют тогда, когда режим работы смазываемых узлов и деталей умеренно напряженный и требуемое количество смазочного материала небольшое.

В механизмах для ограничения нагрева масла произведение среднего давления/) на скорость скольжения v не должно превышать допускаемого значения:

где p — в МПа (Н/мм²); v — средняя скорость скольжения, где v = ωd/2=πdn/60, м/с.

Как правило, необходимое количество масла для подачи в передачу определяют из условия, что вся теплота, выделяемая в передаче, отводится маслом.

Для предотвращения быстрого старения масла скорость в нагнетательных трубопроводах принимают не более 2-3 м/с, а во всасывающих — не более 1,5 м/с. Объем масла в баке принимают равным объему масла, подаваемому насосом за 3-5 мин.

Критерием для выбора смазки служит произведение dn, где d — диаметр цапфы подшипника, мм; n — частота вращения вала, мин^-1

При dn > 300000 мм·мин^-1 и централизованной смазке применяют жидкие масла.

При dn < 300000 мм·мин^-1, а также в труднодоступных для смазки местах применяют пластичные смазки, которые закладываются при сборке механизмов на заводе и периодически заменяются в процессе эксплуатации.

Например, в редукторах с горизонтальным расположением валов применяют масляную ванну для подшипников качения при d_срn < 200000 мм·мин^-1 когда подшипник изолирован от общей системы смазки.

Количество масла, необходимого для смазывания (поливания) зацепления, условия охлаждения зубчатых колес и допустимого нагрева масла определяют по формуле

где (W_зац — количество тепла, выделяемого в зацеплении, ккал/ч; с ≈ 0,4÷0,45 ккал/кг ·°С — удельная теплоемкость масла; р ≈ 0,9 — плотность масла; Δt_m = 5÷10 °С — допустимое повышение температуры масла; η_т = 0,5÷0,8 — коэффициент использования масла.

Этим коэффициентом η_т учитывают, что не все масло, поливаемое на зубчатые колеса, одинаково участвует в теплообмене, так как часть отбрасывается центробежной силой или потоком воздуха; величина η_т зависит от места подвода масла и скорости вращения колес. При подаче масла снизу вверх и больших скоростях следует брать меньшее значение коэффициента использования масла. Количество тепла, выделяемого в зацеплении, ккал/ч

где N_Tp = N_T3 (1 — η) — потеря мощности на трение в зацеплении; N_T3— мощность, подводимая к зубчатому зацеплению, кВт; η -общий КПД редуктора

η = η_зубη_n

^где

f =0,08 ÷ 0,1 — коэффициент трения в зацеплении; z_ш и z_к— числа зубьев шестерни и колеса; знак «минус» относится к внутреннему зацеплению.

Температуру масла t_m в корпусе редуктора (червячного) при непрерывной работе без искусственного охлаждения определяют по формуле

где Р₁ — мощность на быстроходном валу редуктора, Вт; η — КПД редуктора;

К₁ = 9÷17 Вт/(м²·°С) — коэффициент теплопередачи; А — площадь (геометрическая) теплоотдающей поверхности (без площади днища) корпуса редуктора, м²; t_B = 20 ⁰С — температура воздуха вне корпуса редуктора.

Объем V_M литров масла (при смазывании окунанием), необходимый для нормальной работы червячных редукторов с а_w = 40…160 мм в непрерывном режиме, можно определить по формуле

где К_м = 1,8…2,5 в зависимости от взаимного расположения осей редуктора в пространстве (меньшие значения для исполнителей с нижним червяком, большие — для вертикальных червяков).

Для редукторов и закрытых механизмов рекомендуется выбирать способ смазки, используя следующие эмпирические зависимости:

если ,то может быть применена смазка свободно висящими кольцами;

если/ , то применима смазка свободно висящими или закрепленными кольцами (или дисками) при условии искусственного охлаждения;

если/ ,то необходима циркуляционная смазка под давлением.

Подачу смазочных материалов к трущимся поверхностям деталей, работающим при больших давлениях и скоростях, а также при гидростатической смазке, производят под давлением от насоса с применением централизованной системы смазки (на несколько объектов) или циркуляционной смазки (на один — два объекта).

При смазке окунанием объем масляной ванны редуктора определяют из расчета 0,4 — 0,8 л на 1 кВт передаваемой мощности.

Меньшее значение принимают для крупных редукторов. Больший объем ванны сохраняет свойства масла и улучшает условия смазывания.

Объем масла в баке (рис. 7) принимают равным объему масла, подаваемому насосом за 3-5 мин.

3.2 Циркуляционная смазка

Применяется для зубчатых передач, работающих при скорости v ≥ 12 м/с, а в тяжелых редукторах — и при меньшей скорости. Ее применяют также и в редукторах небольшой мощности и скорости, если их конструкция не позволяет осуществить картерную смазку. При циркуляционной смазке масло в места смазки подается не из картера редуктора, а из бака, наполненного маслом, самотеком по трубопроводу или при помощи насоса под давлением.

Централизованную или циркуляционную подачу смазочного материала осуществляют от одного общего устройства к нескольким обслуживаемым узлам и деталям или машинам.

Рис. 7. Принципиальная гидравлическая схема системы подачи масла при циркуляционном смазывании

Масло из бака 1 нагнетается насосом 2 через фильтр грубой очистки 3, магнитосетчатый фильтр тонкой очистки 4 и

Рис. 8. Маслораспределитель: регулируемый (а); предохранительный клапан (б); обратный клапан (в)

Принципиальная гидравлическая схема системы подачи масла в передачу при циркуляционном смазывании показана на рис. 7.

Из маслораспределителя, имеющего ряд выходов с регуляторами расхода, масло поступает к точкам смазывания (сопла к местам зубчатых зацеплений колес, разбрызгиватели, отверстия в подшипниках скольжения и т. д.). Для предохранения фильтров 3, 4 от перепада давления, превышающего допустимое значение, установлены предохранительные клапаны 9 и 10 (рис. 8, б), которые отводят часть масла в бак, пока давление в маслопроводе не упадет до необходимого значения. Если насос расположен выше уровня масла в резервуаре, то для обеспечения его бесперебойной работы устанавливают обратный клапан (рис.8, в), при остановке насоса он препятствует маслу, находящемуся во всасывающем трубопроводе, стекать обратно в резервуар.

Давление масла перед маслораспределителем контролируется по манометру 7. Предохранение системы от перегрузки по давлению обеспечивается с помощью предохранительного клапана 8.

3.3 Насосы для подачи смазки

Рис. 9. Привод плунжерного насоса от вала редуктора: 1- насос; 2 — втулка с эксцентриситетом; 3 — вал; 4 — винт для крепления втулки на валу; 5 — шарикоподшипник; 6 — кольцо замковое

Конструкция насосов и способы их крепления приведены на рис 10. Основные размеры плунжерных насосов в табл. 13.

Плунжерные насосы. Насос приводят в действие от отдельного электродвигателя или от одного из валов редуктора (рис. 9 и 10, в).

Таблица 13. Основные размеры плунжерных насосов

Диаметр плунжера, d, мм	Производительность, л/мин	Ннаиб	Н1	А	Внаиб	а	b	k	d1	d2	D	D1	h	l	u
8	0,003	80	—	78	115	15	56	10	9	14	32	—	38	35	20
12	0,006					16
18	0,014	90	118	100	142	20	76	12	11	17	48	15	45	55	30
25	0,026
Примечание. Давление подводимого в магистраль масла до 10 Н/мм2

Рис. 10. Плунжерные насосы: а — с креплением на вертикальной плоскости; б — с креплением на горизонтальной плоскости: 1 — корпус; 2 — пружина; 3 — прокладка; 4 — направляющая втулка; 5 — плунжер; 6 — плунжер с роликом; 7 — шпилька; 8 — втулка; 9 — ролик; 10 — палец, в — для установки в резервуар с маслом: 1-пружина; 2 — плунжер; 3 — корпус; 4 — клапан нагнетательный; 5 — клапан всасывающий

Производительность плунжерных насосов в зависимости от хода S плунжера, его диаметра и числа двойных ходов определяют по номограмме (рис. 11), где для плунжера d = 25 мм подача масла Q совмещена с осью ординат графика.

Имеют высоту всасывания до 0,5 м, создают давление подводимого масла до 0,3 Н/мм² и производительность 1,5-5 л/мин.

Рис. 11. Номограмма производительности плунжерного насоса в зависимости от хода S плунжера, его диаметра и числа двойных ходов (для плунжера d = 25 мм Q совмещена с осью ординат графика)

3.4 Шестеренчатые насосы

Шестеренчатые насосы имеют высоту всасывания до 0,5 м, создают давление подводимого масла до 0,5 Н/мм² и производительность до 3 — 8 л/мин.

Рис. 12. Шестеренчатый насос (а) и шестеренчатый насос, встроенный в крышку подшипника, с приводом от вала редуктора (б): 1 — насос; 2 — крышка; 3 – вал

Рис 13. Варианты конструкции и крепления однолопастного насоса

3.5 Лопастные насосы

Производительность шестеренчатых насосов при высоте всасывания 1000 мм определяют по номограмме (рис. 14, а) и лопастного насоса (рис. 14, б).

Рис. 14. Номограмма производительности а-шестеренчатого насоса (рис. 12). Высота всасывания 1000 мм; б-лопастного насоса (рис. 13)

3.6 Фильтрация масла

По степени очистки жидких масел различают фильтры грубой очистки, пропускающие частицы размером 0,2 мм и выше; нормальной очистки — до 0,10 мм, тонкой очистки — до 0,05 мм и очень тонкой очистки — до 0,005 мм.

Необходимую тонкость фильтрации обычно определяют по величине зазоров в сопряжении деталей. Если зазор между сопряженными деталями более 5 мкм, то в системе необходимо установить фильтр, удерживающий механические примеси размером более 3-5 мкм. Фильтры бывают с механической очисткой и без нее.

Пластинчатые фильтры (рис. 15 и табл. 14) относятся к фильтрам с механической очисткой или щелевым. Чистота фильтрации зависит от толщины промежуточных пластин.

Рис. 15. Пластинчатые фильтры

Таблица 14. Пластинчатые фильтры

Пропускная способность в л/мин при толщине промежуточной пластинки, мм			Резьба присоединительная по ГОСТ 6111-52	L	L1	l	D	Dt	Н	В	В1	с
0,08	0,12	0,20		Размеры, мм
3	5	8	К 3/8«	170	110	40	34	82	—	82	—	—
8	12	18	К 1/2«	190	130	60	34	82	—	82	—	—
18	25	35	К 1/2«	225	170	80	56	112	110	115	106	80
35	50	70	К 3/4«	260	205	120	56	112	110	115	106	80

Примечание. Указанные в таблице величины расхода относятся к перепаду давления 2 Н/см² масло «индустриальное 20» при температуре 20 —25°С.

Сетчатые фильтры (рис. 16 и табл. 16) применяют при нормальной фильтрации и для подачи смазочного масла в объемах 18, 35 и 70 л/мин, а также при тонкой фильтрации и в объемах 5, 12 и 25 л/мин. Для фильтрации применяют латунную сетку.

Фильтрующие качества сеток определяются коэффициентом

где F₀ — площадь живого сечения сетки; F — общая площадь сетки.

При равенстве сечения проволок по основе и утку коэффициент определяется из уравнения

где d — диаметр проволоки; z — число проволок на длине l; l — длина (и ширина) квадратного куска сетки.

Для сравнительной оценки плетеных фильтров с различными k пользуются уравнением

где Q — расход масла через фильтрующую поверхность; F — площадь фильтрующей поверхности; v — коэффициент абсолютной (динамической) вязкости масла при температуре фильтрования; а — коэффициент удельного расхода (пропускной способности ); Δр — перепад давлений.

В табл. 15 приведены значения а для плетеных проволочных сеток.

Таблица 15. Сетки проволочные плетеные и их пропускная способность (α)

№ сетки по ГОСТ 6613-86	018	015	0125	0105	0085	0075	0063	0045
α	3,5	2,6	2,1	1,5	1,04	0,94	0,8	0,53

Обычно в фильтрах применяют для нормальной фильтрации сетку № 0125 по ГОСТу 6613-73, а для тонкой — фильтровую сетку № 75 по ГОСТу 3187-76.

Вследствие того, что в процессе работы фильтр засоряется, а его рабочая поверхность при этом уменьшается, расчетную поверхность фильтра увеличивают в четыре раза с учетом того, что при засорении 75% фильтра перепад давления останется в расчетных пределах. Фильтры с перепускными гидроклапанами настраиваются на двухкратный расчетный перепад давления.

Рис. 16. Сетчатые фильтры

Таблица 16. Сетчатые фильтры

Пропускная способность, л/мин		Резьба присоединительная по ГОСТ 6111-52	L	Li	l	D	Dt	Н	В	В1	С
при нормальной фильтрации	при тонкой фильтрации		Размеры, мм
18	5	К3/8«	150	130	70	50	82	—	82	—	—
35	12	K1/2«	192	170	100	70	112	110	115	106	80
70	25	К3/4«	227	205	140	70	112	110	115	106	80

Особо тонкая фильтрация для удержания частиц размером 0,5 — 10 мкм при перепаде давления не выше 1,0 Н/см² достигается применением фильтровальной бумаги.

Для вылавливания из масла ферромагнитных частиц применяют магнитные фильтры и магнитные уловители.

3.7 Картерная смазка

Рис. 17. Редукторы червячный и цилиндрический зубчатый со смазочной шестерней

Осуществляется окунанием зубчатых и червячных колес или червяков, или же вспомогательных деталей (смазочных шестерен, колец и т. п.) в масло, заливаемое внутрь корпуса редуктора; ее обычно применяют для зубчатых передач при окружных скоростях в зацеплении при v ≤ 12 м/с, а для червячных передач при окружной скорости червяка при v ≤ 10 м/с. При большей скорости масло сбрасывается со смазываемых деталей и значительно возрастают потери мощности на перемешивание масла и его температура. Большая скорость колес вызывает чрезмерное разбрызгивание масла и его окисление.

Зубчатые и червячные колеса погружают в масло на высоту зуба, а червяк (при нижнем его расположении)- на высоту витка, но не выше центра нижнего шарика или ролика подшипника качения вала червяка. Если по условию нормальной работы подшипников качения установленный уровень масла в редукторе не позволяет погружать червяк в масло на достаточную высоту витка червяка, то применяют брызговики (целые или разъемные), забрасывающие масло на червячное колесо, которое обеспечивает зацепление смазкой (рис. 17, а). Обычно устанавливают два брызговика, чтобы обеспечить смазку зацепления при изменении направления вращения червяка.

В конических редукторах рекомендуется погружать зубья колеса на всю длину. В многоступенчатых и комбинированных редукторах часто не удается погружать зубья всех колес в масло, так как для этого необходим очень высокий уровень его, что может повлечь за собой слишком большое погружение зубчатого колеса тихоходной ступени, а в вертикальных зубчатых редукторах могут оказаться погруженными в масло также и подшипники. В этих случаях применяют смазочные шестерни (рис. 17, б), изготовленные из текстолита или других неметаллических материалов, смазочные кольца (рис. 19), раздельные ванны и другие устройства.

Смазочные шестерни часто делают из текстолита или других неметаллических материалов, применяемых для изготовления зубчатых колес, при этом ширина шестерни должна быть значительно меньше ширины колес зубчатой пары, которую она смазывает (до 0,3 b). При небольшой окружной скорости (порядка 0,5÷0,8 м/с) предельной высотой погружения колеса в масло следует считать 1/6 его радиуса, а для тихоходных передач — до 1/3 радиуса колеса. При смазке окунанием объем масляной ванны редуктора определяют из расчета 0,4 ÷ 0,8 л масла на 1 кВт передаваемой мощности. Меньшее значение принимают для крупных редукторов.

Рис. 18. Смещение кольца при вращении вала (а); устройство замка разъема кольца (б)

Рис. 19. Конструкции смазочных колец

При кольцевой смазке во время работы линия, соединяющая центр вала и центр свободно висящего кольца, смещается на 20-25° (рис. 18, а). Это необходимо учитывать при конструировании корпуса и вкладышей подшипника.

На рис. 18, б показан замок и шарнир свободно висящего разъемного кольца. Для обеспечения беспрепятственного вращения кольца замок не должен иметь выступов и заусенцев.

Наилучшие результаты получаются при смазке свободно висящим кольцом, имеющим продольные канавки на внутренней поверхности (рис. 19). На практике наибольшее распространение получило простое в изготовлении разъемное кольцо прямоугольного сечения. Его недостатком является малый вес, вследствие чего появляется опасность прилипания кольца к боковым стенкам верхнего вкладыша и прекращения подачи масла. Кроме этого, относительно большой периметр сечения кольца создает повышенное сопротивление движению его в масле. Кольца полукруглого и трапециевидного сечений имеют меньшую поверхность соприкосновения с маслом в резервуаре, что способствует большей скорости их вращения. Кольца круглого сечения применяют при небольшой подаче масла. Если масло имеет кинематическую вязкость выше 42 сСт, то используют кольца, имеющие на внутренней поверхности поперечные канавки.

Наибольшая глубина t погружения кольца в масло (рис. 18, а):

t = D/4 при D= 25 ÷40 мм;

t = D/5 при D = 45÷ 65 мм;

t = D/6 при D = 70÷310 мм,

где D — внутренний диаметр кольца (табл.17).

Количество масла, подаваемое кольцом, уменьшается с повышением температуры масла в резервуаре. Свободно висящее кольцо обеспечивает подачу масла 2 ÷ 10 см³/мин.

Если отношение длины подшипника к диаметру более 1,5, то ставят два кольца.

Таблица 17. Размеры свободно висящих смазочных колец, мм

d	D	b	s	В		d	D	b	s	В
				наим.	наиб.					наим.	наиб.
10	25	5	2	6	8	60	!00
12	30					62,65	110	12	4	13	16
13,14,15,	35					70, 75	120
16, 17,						80	130
18, 20	40	6	2	7	10	85 90	140
22	45					95	150
25, 28	50					100, 105	165	15	5	18	20
30	55	8	3	9	12	110 — 120	180
32	60					125 130	200
35	65					140	220
38, 40	70	10	3	11	14	150, 160	240
42	75					170	260	18	6	20	24
45, 48	80					180, 190	285
50, 52, 55	90	12	4	13	16	200	310	21	7	24	28

Смазку при помощи диска или кольца, неподвижно закрепленного на валу, применяют преимущественно при малых числах оборотов вала. Их применяют также в случае более вязких масел, которые можно снимать с наружной поверхности кольца специальным скребком, помещенным в верхней части подшипника.

Периодичность смены масел в картерах при работе оборудования приведена в табл. 18.

Таблица 18. Периодичность смены масел в картерах в зависимости от условий работы оборудования в одну смену

Емкость картеров, кгс	Периодичность (в месяцах) между сменой масла в станках, работаю их в условиях		Долив до требуемого уровня производится после количества дней работы
	нормальных	абразивной пыли или иной загрязненной среды
До 10	4-4,5	3-3,5	5-6
10-50	5-6	3,5-4	5-6
Свыше 50	6-6,5	4-4,5	6-8
Для подшипников качения	6 -6,5	4- 4,5	8-10

3.8 Индивидуальная смазка

Может быть периодической, без принудительного давления или под давлением.

Характеристики и области применения основных смазочных устройств находятся в зависимости от оборудования и условий его работы.

Экспериментально установлено, что при фитильной смазке уровень масла, находящегося в резервуаре масленки, не должен превышать 50 мм. При этом уровне обеспечивается наибольшая подача масла. Хорошо просушенный фитиль, состоящий из 25 хлопчатобумажных нитей, в среднем обеспечивает подачу масла в объеме до 1^5 см³/ч. Во избежание сильных колебаний в интенсивности подачи масла резервуары фитильных масленок выполняют невысокими, но широкими.

Для индивидуальной непрерывной смазки маслом без принудительного давления применяют масленки фитильную (рис. 20, а) и наливную капельную с регулировочно-запорной иглой (рис. 20, б). Размеры приведены в табл. 19.

Фитильная масленка обеспечивает непрерывную подачу масла через фитиль.

Рис. 20. Масленки фитильная (а) и капельная (б) с регулировочно-запорной иглой

Таблица 19. Размеры масленок, мм

Фитильная масленка (рис. 20, а)	Емкость, см3	D	D1	Н	d	h	С	М	К	К1
	12	28	34	75	18	24	8	2	6	5
	25	38	44	85	22	28	10	3	8	6
	50	48	54	85	30	28	12	3	8	6
Наливная масленка с запорной иглой (рис. 20, б)	Емкость, см3	D			Н			Н1
	25 50 100	40 45 50			115 125 145			35 45 65

Недостаток ее заключается в том, что она подает масло в подшипники и тогда, когда они не работают. Капельная масленка перемещением иглы позволяет регулировать подачу и в нерабочее время прекращать подачу масла.

Для подачи масел и смазок для ручной смазки без принудительного давления применяют масленки с поворотной крышкой (табл. 20, а), в которую масло заливают учной масленкой-лейкой, и пресс-масленки под запрессовку (табл. 20, б), в которую масло заливают шприцем.

Таблица 20, а. Масленки с поворотной крышкой

	Резьба d	Н	D	h	d1
	M10x1 M16x1,5	25 40	14 20	8 15	6 12

Таблица 20, б. Пресс-масленки под запрессовку

	Номер масленки	Н	D	D1	h	Диаметр шарика
	1	6	8	6	1	3
	2	12	12	10	1,5	6
	3	20	18	16	2	11
	4	30	28	25	3,5	18

Таблица 20, в. Колпачковые масленки

	Емкость в см3	Н	Н1	h	D
	12	45	20	20	35
	25	54	24	26	45
	50	66	30	32	55

Индивидуальную периодическую смазку консистентными материалами осуществляют колпачковыми масленками (табл. 20, в). Периодически завинчиванием крышки смазку выдавливают из масленки и она поступает к трущимся поверхностям деталей.

Рис. 21. Масленка для принудительной подачи смазки (а) и пресс-масленка для смазки (б)

Таблица 21. Масленка для принудительной подачи смазки

Объем, см3	D	Н	d	d1	d2	l	h
12	45	123	22	8	3	40	60
25	56	130	22	8	3	40	64
50	65	145	26	10	4	50	78
Примечание. Для прекращения подачи смазки необходимо шток поднять до выхода штифта и повернуть.

Для индивидуальной смазки консистентными материалами под давлением применяют масленку с принудительной, под действием пружины, подачей смазки (рис. 21, а), (табл. 21) и пресс-масленки, устанавливаемые вертикально и с наклоном (рис. 21, б) (табл. 22), через которые смазка поступает к трущимся поверхностям под давлением посредством ручного шприца (рис. 23), который имеет для удобства работы переходные штуцера 1.

Таблица 22. Пресс-масленка

Резьба	Н	h	h1	d1	d2	d3	d4	αо	L	l	l1	l2	S	D*
Тип I — прямая
K1/8» К1/4» ГОСТ 6111-52	18 24	10 12	7 7,5	6,7 10	4,5 5,2	5,8 8	2 4,5	48 60	—	—	—	4,57 5,08	11 14	2,5 6
М6×1 коническая ГОСТ 1303-56	13 18	8	6	6,7	4,5	5,8	2	48	—	—	—	2 4	8	2,5
M10x1	18	10	7	6,7	4,5	5,8	2	48	—	—	—	—	11	2,5
Тип II — с наклоном
K1/8» ГОСТ 6111-52	—	—	—	—	—	—	—	30 45	22	14	10,5	4,57	11	—
М6×1 коническая ГОСТ 1303-56	—	—	—	—	—	—	—	70 90	20	13	10,5	4	11	—
М10×1	—	—	—	—	—	—	—	30 45 90	22	14	10,5	—	11	—

3.9 Заправочные ручные устройства

Для заполнения смазкой зазоров трущихся пар с помощью индивидуальных точечных масленок, а также для наполнения резервуаров и масляных ванн применяют устройства для ручного или механического наполнения (передвижные установки с насосами) с непрерывной недозированной подачей смазочного материала (непрерывность зависит от емкости резервуара), или с периодической дозированной подачей или подачей под действием силы тяжести масла, под давлением.

Для заполнения резервуаров масленок различных конструкций небольшой емкости и для смазки поверхностей скольжения применяют ручные масленки объемом 0,25; 0,5; 0,75 и 1 л. В пробке масленки делают отверстие диаметром 2 мм для прохода воздуха в резервуар. Чтобы избежать вытекания масла при опрокидывании масленки в крышке устанавливают воздушный клапан. Тогда вытекание масла из масленки происходит при нажатии на кнопку.

Рис. 22. Масленка поршневая порционная

К таким масленкам относятся поршневые порционные масленки (рис. 22) с размерами в табл. 23.

Таблица 23. Масленка поршневая порционная. Основные параметры

Емкость, л	а	а1		h	L	h1	R	Ширина резервуара в плане, мм
0,5	130	60	90	65	290	55	180	80
0,75	160	70	112	80	390	70	200	90
1	180	70	112	80	410	70	200	100

Подача масла поршневой порционной масленкой происходит при перемещении рукой штока 1, который передвигает поршень 2, вытесняя масло из цилиндра через клапан 5 в носик масленки. После прекращения нажатия на кнопку пружина 3 возвращает поршень в исходное положение, засасывая масло из резервуара через клапан, 4.

Дозу смазки определяют диаметром цилиндра и величиной хода поршня.

Преимуществами таких масленок являются возможность дозирования подачи масла и отсутствие опасности разлива масла при падении масленки.

Для подачи масла дозами при небольшом давлении для смазки деталей и приборов, требующих незначительного количества масла, применяют мембранные масленки (табл. 24).

Таблица 24. Масленка мембранная

	Емкость, л	D ± 1	Н ±5	R ±4
	0,05	60	100	200
	0,10	75	110	250
	0,15	85	130	300
	0,20	95	135	300

При нажатии пальцем дно масленки прогибается, вытесняя в резервуара масло в количестве от 0,1 до 0,5 см³. Объем подаваемого масла зависит от размера и деформации дна мембраны. Наконечник масленок, в зависимости от расположения смазываемых точек в машине, выполняют различной длины, прямыми и изогнутыми. Мембранные масленки изготовляют емкостью 0,025; 0,05; 0,1; 0,15; 0,2; 0,3 л.

Для заполнения каналов дозами масла под давлением через клапанные масленки применяют шприцы (рис. 23), которые за один двойной ход плунжера подают 0,3-0,5 см³ масла при давлении до 3 МПа.

Рис. 23. Шприц

При снятии шприца с масленки пружина 1 перемещает рабочий цилиндр в исходное положение, подготавливая шприц к повторному циклу. Шприцы снабжены съемными наконечниками, их можно использовать и для консистентной смазки. Резервуар вмещает 200 г масла.