6.5. Способы смазывания подшипников качения жидким материалом

Выбор смазочного материала. Жидкие смазочные масла хорошо отводят теплоту от шпиндельных опор, уносят из подшипников продукты изнашива­ния, делают ненужным периодический надзор за подшипниками. При выборе вязкости масла учитывают частоту вращения шпинделя, температуру шпин­дельного узла и ее влияние на вязкость масла.

Систему смазывания жидким материалом выбирают исходя из требуемой быстроходности шпинделя (табл. 6.19) с учетом его положения (горизонталь­ное, вертикальное или наклонное), условий подвода масла, конструкции уп­лотнений.

В зависимости от способности отводить теплоту из опор качения системы смазывания делят на два типа: с отводом теплоты — системы обильного сма­зывания, без отвода теплоты — системы минимального смазывания.

Системы обильного смазывания. Обильное смазывание обеспечивается циркуляционной системой, впрыскиванием, поливом опор струей масла.

Циркуляционное смазывание осуществляется автономной системой, предназначенной только для шпиндельного узла, или системой, об­щей для него и коробки скоростей. Масло подается в шпиндельную опору (рис. 6.4, а) или в карман, из которого стекает в нее (рис. 6.4, б). Для улуч­шения циркуляции масла предусматривают отверстия в наружном кольце под­шипника, в роликах. Чтобы обеспечить надежное попадание смазочного мате­риала на рабочие поверхности подшипников, масло подводят в зону всасыва­ния, т.е. к малому диаметру дорожек качения радиально-упорных шариковых и роликовых подшипников, которым присущ насосный эффект. Если два подшипника установлены рядом, целесообразно вводить масло между ними (рис, 6.4, б). При вертикальном положении шпинделя масло подводят к само­му верхнему подшипнику. Предусматривают свободный слив масла из опоры, благодаря чему не допускают его застоя и снижают температуру опоры. В ре­зервуаре или с помощью специального холодильника масло охлаждается. С повышением частоты вращения шпинделя разница между количеством выде­ляющейся теплоты и отводимой от подшипникового узла увеличивается, а при высокой частоте вращения через подшипники невозможно прокачать нуж­ный объем масла. Например, двухрядные роликоподшипники создают боль­шое гидравлическое сопротивление, и перемешивание слишком большого объема масла приводит не к снижению, а к повышению температуры опоры.

Минимально допустимый расход жидкого смазочного масла (см³/мин) для смазывания шпиндельных опор можно определить по зависимости

где средний диаметр подшипников, мм;

п — частота вращения шпинделя, об/мин;

i — число рядов тел качения в подшипнике;

вязкость масла при рабочей температуре опоры, м²/с;

к₁ — коэффициент, характеризующий тип подшипника, (для шарикоподшипников , для роликоподшипников ;

к₂ коэффициент, характеризующий условия нагружения; (при легком нагружении без предварительного натяга , при тяжелом нагружении с предварительным натягом к₂ - 2);

к₃ - коэффициент, характеризую­щий условия выхода масла из рабочей зоны подшипника (при свободном вы­ходе из конических, упорных и упорно-радиальных подшипников к = 2, при свободном выходе из радиальных подшипников к — 1);

к₄ — коэффициент, зависящий от рабочей температуры подшипника.

Прокачивание через шпиндельную опору нескольких тысяч кубических сантиметров масла в минуту не только позволяет надежное смазывание, но и обеспечивает отвод теплоты от опоры, т.е. создает режим "охлаждающего" смазывания. Расход масла при таком смазывании зависит от типа подшипника, частоты его вращения и вязкости масла. Для конических роликоподшипников Q = (5...10) d. Для радиально-упорных подшипников при мм Q == 500...1500 см³'мин, при d > 120 мм Для смазывания упорно-радиальных подшипников при d = 30...80 мм Q = 100...1000 см³/мин, при d = 8O...18O мм 5OO...5OOO см³/мин, при d > 180 мм Q = 2000...10 000 см³/мин.

Смазывание впрыскиванием осуществляется специальной системой. Через 3—4 отверстия в кольце подшипника или через каналы в проставочном кольце и зазор между сепаратором и внутренним кольцом подшип­ника (рис. 6.4, в) масло под давлением до 0,4 МПа попадает на его рабочие поверхности. При этом расход масла по сравнению с циркуляционной систе­мой увеличивается, а температура подшипника снижается. Масло из опоры может удаляться самотеком или с помощью насоса. Необходимый расход че­рез опору при номинальном диаметре отверстия подшипника до 50 мм, 50... 120 мм и более 120 мм должен составлять соответственно 500...1500, 1100... 4200 и более 2500 см³/мин.

Системы минимального смазывания. Капельная и фитильная системы, смазывание масляным туманом обеспечивают во внутренней полости опоры необходимый минимальный объем смазочного материала, достаточный только для разделения рабочих поверхностей опоры эластогидродинамической плен­кой.

Капельная система обеспечивает подачу в подшипник неболь­шого объема масла (от 0,02 до 2 см³/мин).

Фитильная система также служит для подачи в шпиндельную опо­ру небольшого объема масла. Оно поступает из резервуара по фитилю. Из-за невозможности точного регулирования расхода масло может накапливаться в опоре.

Смазывание масляным туманом, образующимся с помощью маслораспылителя, приводит к выделению в опорах минимального количества теплоты. Они хорошо охлаждаются сжатым воздухом и благодаря его избы­точному давлению защищены от пыли. Однако система сложна, и проникаю­щие наружу через уплотнения частицы масла ухудшают санитарные условия у станка. Требуемый расход смазочного материала (см³ /мин)

где минимально допустимый расход масла при благоприятных условиях(для шарикоподшипников , для цилиндрических ролико

Масловоздушное смазывание осуществляется следующим образом. Плунжерный дозатор, установленный в точке смазывания, через оп­ределенные интервалы, времени выдает в смеситель заданный объем масла. Там оно захватывается охлажденным воздухом, имеющим давление 0,2... 0,4 МПа, и в виде капель (а не микротумана) подводится к смазываемым по­верхностям. Объем подводимого к шпиндельной опоре масла определяется расходом воздуха и не зависит от его давления и вязкости масла. В отличие от смазывания масляным туманом рассматриваемый метод позволяет повысить подачу масла к каждой точке с целью защиты опор от загрязнений и их допол­нительного охлаждения, Масловоздушное смазывание не загрязняет окружаю­щую среду микротуманом и рекомендуется для быстроходных шпиндельных узлов.