8.3.2. Выбор марки минерального масла

для подшипников качения

При выборе марки минерального масла для подшипникового узла необходимо учитывать размеры подшипника и частоту его вращения, величину нагрузки, действующей на подшипник, рабочую температуру подшипникового узла и состояние окружающей среды.

Выбор необходимой вязкости минерального масла осуществляется по номограммам на рис. 8.1. Марка минерального масла находится из табл. 1 прил. В.

Пример 8.2. Подобрать марку минерального масла для подшипников качения шестеренной клети стана 1700 горячей прокатки.

Исходные условия:

Частота вращения шестеренных валков - 500 об/мин; подшипник -№ 97172; рабочая температура подшипника – 60 С.

Решение.

Подшипник № 97172 роликовый, радиально-упорный, конический, двухрядный с наружным диаметром D = 540 мм. Тогда средний диаметр D_o = (d+D) / 2 = (360+540) / 2 = 450 мм.

По номограмме «а» на рис. 8.1 из точки, соответствующей D_o = 450 мм проводим вертикаль до пересечения с наклонной линией n = 500 об/мин. Из точки пересечения проводим горизонтальную линию до пересечения с осью ординат. Получаем



По номограмме «б» рис. 8.1 находим вязкость минерального масла при эталонной температуре (40, 50 или 100 °С)

Из точки на оси ординат, равной 12 мм²/с, проводим горизонталь до пересечения с вертикалью, проведенной из точки 60 °С.

Из точки пересечения проводим прямую, параллельную ближайшей наклонной прямой, до пересечения с вертикалью, проведенной из точки (40, 50 или 100 °С).

Из полученной точки проводим горизонталь до пересечения с осью ординат. Находим:

 

Из табл. 1 прил. В выбираем марку минерального масла И–20 А ГОСТ 20799 – 88.

а б

Рис.8.1. Номограммы для выбора масла с вязкостью,

соответствующей заданным условиям эксплуатации

8.3.3. Выбор марки минерального масла

для зубчатых зацеплений

На выбор марки минерального масла для зубчатых передач оказывают влияние: температурный режим (50 – 130 °С), окружная скорость, нормальные контактные напряжения в зоне контакта, твердость и состояние контактирующих поверхностей.

Как правило, для легко- и средненагруженных зубчатых передач применяют индустриальные масла без присадок.

В легконагруженных зубчатых зацеплениях нормальные контактные напряжения не превышают 800 МПа при окружной скорости до 100 м/с, в средненагруженных зубчатых зацеплениях соответственно 1200 МПа и 10 - 15 м/с. Для более тяжелых условий работы используют индустриальные масла с противоизносными и противозадирными присадками табл. 2 прил. В.

Определение необходимой вязкости минерального масла для стальных зубчатых передач производится по графику на рис. 8.2. в зависимости от параметра

(8.8)

где HV - твердость по Виккерсу, МПа;

- максимальное нормальное контактное напряжение, МПа;

 - окружная скорость, м/с.

Для нахождения твердости по Виккерсу, зная значение твердости по Роквеллу, можно пользоваться зависимостью:

(8.9)

Наибольшее нормальное контактное напряжение для:

цилиндрических прямозубых зацеплений

(8.10)

цилиндрических косозубых и шевронных зацеплений

(8.11)

конических зацеплений

(8.12)

где u - передаточное число;

A - межцентровое расстояние, м;

b - ширина зубчатого венца, м;

- диаметр внешней делительной окружности (на дополнительном конусе), м;

k - коэффициент, равный 1,3...1,5 (меньшие значения следует выбирать при расположении колес на валах, близком к симметричному; большие значения - при несимметричном расположении колеса);

- крутящий момент на колесе, МН ·м.

Верхний предел вязкости (рис. 8.2) принимается при следующих условиях:

- изготовление обеих зацепляющихся шестерен из одной марки или хотя бы одной из шестерен из никелевой или хромоникелевой стали со сквозной закалкой;

- работа передачи с ударными нагрузками;

- температура окружающего воздуха выше 25 C.

Нижний предел (меньшее значение вязкости) при:

- высокой точности обработки шестерен (не менее 6-й степени точности);

- температуре окружающего воздуха ниже 10 C;

- фосфатированной или сульфидированной шестерни;

- параметре > 100.

Пример 8.3. Подобрать марку минерального масла для зубчатого зацепления шестеренной клети кварто 800 / 1400 х 2800.

Исходные данные:

момент прокатки - 2 МН ·м;

межцентровое расстояние - 1000 мм;

частота вращения - 50-120 об/мин;

длина шестеренного валка - 1700 мм;

материал шестеренных валков - сталь 40 ХН;

твердость поверхности зубъев - HRC 50.

Решение.

Определяем параметр x

.

Для шевронных зацеплений

Так как шестеренные валки изготовлены из хромоникелевой стали, то значение вязкости находим по верхней кривой .

Значению параметра x =907 соответствует значение кинематической вязкости 

Найдем значения кинематической вязкости при эталонных температурах 100 и 40 С.

;

;

Так как контактные нормальные напряжения =678 МПа < 800 МПа, то выбираем минеральное масло без присадок П-28 ГОСТ 6480 –78 или ИГП-182 ТУ 38 101413-78. По новой классификации И-Т-А- 460 или И-Т-С- 320.

8.3.4. Выбор марки минерального масла для червячных передач

Необходимую вязкость минерального масла для червячных передач определяют по номограмме на рис. 8.3 в зависимости от отношения , определяемого из зависимости:

(8.13)

где М - крутящий момент на червячном колесе, Н ·м;

А - межосевое расстояние, м;

n - частота вращения червяка, .

По найденному значению вязкости при t = 40 С выбирают марку минерального масла. Как правило, вязкость высоковязких минеральных масел в таблицах приводится при t = 100 С. Поэтому вязкость находят из зависимостей (7.12) и (7.13), а затем из табл. 3,4 прил.В выбирают марку минерального масла.

Рис. 8.3. Определение вязкости минерального масла

для червячных передач

Пример 8.4. Подобрать марку минерального масла для червячного редуктора механизма подъема штабелировочного стола.

Исходные данные:

крутящий момент на червячном колесе - 50 кН ·м;

межосевое расстояние - 0,625 м;

частота вращения червяка - 560 мин .

Решение.

Определяем параметр

По номограмме рис. 8.З находим

Для высоковязких минеральных масел в таблице значения вязкости даны при эталонной температуре t_эт=100°С

Находим

Из табл. 3 прил. В выбираем минеральное масло цилиндровое - 38 ГОСТ 6411 - 76.

Задачи

Каждая задача имеет 4 варианта (1, 2, 3, 4).

Первый вариант (1.1) - исходные условия задачи.

Второй вариант (1.2) - в исходных условиях скорость скольжения или частота вращения принимаются меньшими в 2 раза.

Третий вариант (1.3) - в исходных условиях скорость скольжения или частота вращения принимаются меньшими в 1,5 раза, а нагрузка в контакте - в 1,5 раза большей.

Четвертый вариант (1.4) - в исходных условиях скорость скольжения или частота вращения принимается меньшими в 3 раза.

Задача 1. Подобрать смазочный материал для подшипников скольжения клети Дуо сортового стана «350».

Исходные данные:

давление металла на валки - 0,7 МН;

частота вращения валков - 600 об./мин;

внутренний диаметр подшипника - 250 мм;

длина подшипника - 200 мм;

посадка подшипника - E9/h8.

Задача 2. Подобрать смазочный материал для подшипников качения валков №777752 клети кварто 500/13001200.

Исходные данные:

давление металла на валки - 20 МН;

скорость прокатки - 30 м/с;

смещение оси рабочих валков

относительно опорных - 10 мм.

Задача 3. Подобрать смазочный материал для ПЖТ опорных валков со следующими параметрами: d = 900 мм, l = 700 мм, посадка подшипника E8/h8.

Исходные данные задачи 2.

Задача 4. Подобрать смазочный материал для ПЖТ валков клети Дуо 250 проволочного стана «250».

Исходные данные:

давление металла на валки - 0,4 МН;

скорость прокатки - 40 м/с;

внутренний диаметр втулки - 180 мм;

длина подшипника - 150 мм;

посадка подшипника - E9/h8.

Задача 5. Подобрать смазочный материал для двухступенчатой цилиндрической передачи нажимного механизма клети кварто 800/1500  2800.

Исходные данные:

передаваемая мощность - 100 кВт;

частота вращения шестерни I ступени - 730 об/мин;

межцентровое расстояние I ступени - 190,9 мм;

межцентровое расстояние II ступени - 1092 мм;

передаточное число I ступени - 5.35;

передаточное число II ступени - 2.15;

ширина зубчатого венца I ступени - 195 мм;

ширина зубчатого венца II ступени - 280 мм;

материал зубчатых колес - Сталь 40ХН.

Задача 6. Подобрать смазочный материал для комбинированного редуктора шестеренной клети дрессировочного стана кварто 600/1500  2500.

Исходные данные:

передаваемая мощность - 260 кВт;

наибольший крутящий момент на

выходных шестеренных валках - 225 кН ·м;

I ступень - z₁ = 37, z₂ = 104, m_н = 7 мм, m_s =7,07 мм,

 =80634;

II ступень - z₁ = 35, z₂ = 124, m_н = 10 мм, m_s =10,1 мм,

 =80634;

Шестеренная пара - z₁ = z₂ = 25, m_s =20 мм,  =30;

скорость прокатки - 2,5 м/с;

ширина зубчатого венца I ступени - 200 мм;

ширина зубчатого венца II ступени - 320 мм;

ширина зубчатого венца III ступени - 400 мм;

I ступень

материал шестерни - Сталь 40ХН;

материал колеса - Сталь 30 ХГСН.

II ступень

материал шестерни - Сталь 40ХН;

материал колеса - Сталь 30 ХГСН.

III ступень

материал шестеренных валков - Сталь 40ХН.

Задача 7. Подобрать смазочный материал для подшипников скольжения эксцентрикового вала ножниц усилием 20 МН слябинга «1150».

Исходные данные:

число полных ходов в минуту - 12;

диаметр подшипника - 1200 мм;

длина подшипника - 450 мм;

температура подшипника - 80С.

Задача 8. Подобрать смазочный материал для подшипников качения № 2097152 барабана летучих ножниц 0,25 - 0,6  1000 мм.

Исходные данные:

скорость разрезаемой полосы - 1,5 - 5,0 м/с;

диаметр окружности режущей части ножей - 500 мм.

Задача 9. Подобрать смазочный материал для подшипников качения № 777/620 рабочих валков клети кварто 1100/1600  3200.

Исходные данные:

давление металла на валки - 30 МН;

скорость прокатки - 1 м/с;

температура подшипника - 70С;

смещение оси рабочих валков

относительно опорных - 10 мм.

Задача 10. Подобрать смазочный материал для подшипников качения № 77788 клети Дуо 850  2000.

Исходные данные:

давление металла на валки - 7 МН;

скорость прокатки - 1 м/с;

Задача 11. Подобрать смазочный материал для ПЖТ опорных валков клети кварто 1100/1600  3200.

Исходные данные:

давление металла на валки - 30 МН;

скорость прокатки - 1 м/с;

внутренний диаметр втулки подшипника - 1000 мм;

длина подшипника - 750 мм;

посадка подшипника - E9/h8.

Задача 12. Подобрать смазочный материал для подшипников качения № 771/500 валков вертикальной клети широкополосного стана «1700».

Исходные данные:

давление металла на валки - 2 МН;

частота вращения валков - 20 об/мин;

температура подшипника - 70С.

Задача 13. Подобрать смазочный материал для подшипников качения № 1077756 рабочих валков клети кварто 600/1500  2500 холодной прокатки.

Исходные данные:

давление металла на валки - 35 МН;

скорость прокатки - 21 м/с;

смещение оси рабочих валков

относительно опорных - 6 мм;

температура подшипника - 60С.

Задача 14. Подобрать смазочный материал для подшипников качения № 777/660 валков клети кварто 500/130  1700.

Исходные данные:

давление металла на валки - 18 МН;

скорость прокатки - 7 м/с;

температура подшипника - 60С.

Задача 15. Подобрать смазочный материал для подшипника скольжения в устройстве уравновешивания шпинделей чистовой клети широкополосного стана «2000».

Исходные данные:

масса шпинделя - 15850 кг;

расстояние от оси головки шпинделя со стороны

шестеренной клети до опорного подшипника - 3200 мм;

длина шпинделя - 8000 мм;

частота вращения шпинделя - 120 об/мин;

внутренний диаметр втулки подшипника - 470 мм;

посадка подшипника - E9/h8;

коэффициент переуравновешивания шпинделей - 1,2.

Задача 16. Подобрать смазочный материал для вкладышей головки шпинделей чистовой клети широкополосного стана «2000».

Исходные данные:

передаваемый крутящий момент - 2 кН ·м;

максимальный угол наклона шпинделя - 120;

длина шпинделя - 8000 мм;

длина контактной поверхности вкладышей - 250 мм;

диаметр контактной поверхности вкладышей - 550 мм;

ширина вкладышей - 300 мм;

материал вкладышей - БрАЖМц 10-3-1,5.

Задача 17. Подобрать смазочный материал для подшипников качения №1097992 шестеренной клети с межосевым расстоянием А= 700 мм.

Исходные данные:

передаваемый крутящий момент - 0,5 кН ·м;

частота вращения - 400 об/мин;

Задача 18. Подобрать смазочный материал для подшипников качения № 97172 шестеренной клети А = 650 мм клети кварто 660/1300  1700.

Исходные данные:

максимальный крутящий момент

на приводном валу - 100 кН ·м;

частота вращения - 500 об/мин;

длина шестеренного валка - 1400 мм;

материал шестеренных валков - Сталь 60Х2МФ.

Задача 19. Подобрать смазочный материал для зубчатого зацепления шестеренной клети А = 650 мм рабочей клети кварто 660/1300  1700.

Исходные данные:

максимальный крутящий момент

на приводном валу - 100 кН ·м;

частота вращения - 500 об/мин;

длина шестеренного валка - 1500 мм;

материал шестеренных валков - Сталь 30Х2ГМТ.

Задача 20. Подобрать смазочный материал для цилиндрического двухступенчатого редуктора ЦД-4000.

Исходные данные:

крутящий момент на ведущем валу - 100 кН ·м;

частота вращения - 500 об/мин;

I ступень - z₁ = 32, z₂ = 168, m_s = 16, m_н = 14;

II ступень - z₁ = 36, z₂ = 164, m_н = 24;  =30;

ширина зубчатого венца I ступени - 600 мм;

ширина зубчатого венца II ступени - 950 мм.

Задача 21. Подобрать смазочный материал для вкладышей универсального шпинделя клети кварто 600/1500  2500 стана холодной прокатки.

Исходные данные:

передаваемый крутящий момент - 200 кН ·м;

частота вращения шпинделя - 800 об/мин;

максимальный угол наклона шпинделя - 021;

длина контактной поверхности вкладышей - 150 мм;

диаметр контактной поверхности вкладышей - 230 мм;

ширина контактной поверхности вкладышей - 160 мм.

Задача 22. Подобрать смазочный материал для подшипников качения № 7616 универсального шпинделя дрессировочного стана кварто 600/1500  2500.

Исходные данные:

передаваемый крутящий момент - 50 кН ·м;

частота вращения шпинделя - 800 об/мин;

расстояние между подшипниками вилки - 240 мм;

максимальный угол наклона шпинделя - 8;

температура подшипника - 50С.

Задача 23. Подобрать смазочный материал для зубчатого зацепления шестеренной клети с межцентровым расстоянием А = 1000 мм.

Исходные данные:

крутящий момент со стороны электродвигателя - 100 кН ·м;

частота вращения - 50-120 об/мин;

длина шестеренного валка - 1700 мм;

материал шестеренных валков - Сталь 40ХН.

Задача 24. Подобрать смазочный материал для зубчатой цилиндрической передачи нажимного механизма блюминга «1150».

Исходные данные:

передаваемая мощность - 270 кВт;

частота вращения шестерни I ступени - 500 об/мин;

межцентровое расстояние I ступени - 667 мм;

межцентровое расстояние II ступени - 1092 мм;

передаточное число I ступени - 4,5;

передаточное число II ступени - 1,0;

ширина зубчатого венца I ступени - 95 мм;

ширина зубчатого венца II ступени - 190 мм;

материал зубчатых колес - Сталь 35ХНВ.

Задача 25. Подобрать смазочный материал для подшипника качения № 2097152 ролика приемного рольганга слябинга «1150».

Исходные данные:

масса слитка - 30 т;

окружная скорость роликов - 1,5 м/с;

температура подшипников - 90С.

Задача 26. Подобрать смазочный материал для двухступенчатой цилиндрической передачи привода роликов рольганга холодильника.

Исходные данные:

передаваемая мощность - 45 кВт;

частота вращения ведущего вала I ступени - 580 об/мин;

I ступень

межцентровое расстояние - 450 мм;

передаточное число - 3,74;

ширина зубчатого венца - 180 мм;

материал - Сталь 40ХН;

II ступень

межцентровое расстояние - 480 мм;

передаточное число - 1,61;

ширина зубчатого венца - 200 мм;

материал - Сталь 40ХН.

Задача 27. Подобрать марку минерального масла для червячного редуктора механизма опрокидывания люльки слитковоза.

Исходные данные:

крутящий момент на червячном колесе - 220 кН ·м;

межосевое расстояние - 0,6 м;

частота вращения червяка - 300 мин ^-1.

Задача 28. Подобрать марку минерального масла для глобоидного редуктора нажимного механизма блюминга «1500».

Исходные данные:

крутящий момент на глобоидном колесе - 6 МН ·м;

межосевое расстояние - 0,9 м;

частота вращения глобоидного червяка - 100 мин ^-1.

Библиографический список

1. Байхельт Ф., Фринкен П. Надежность и техническое обслуживание. Математический подход: Пер. с нем. М.: Радио и связь, 1985.

2. Белевский Л.С., Жиркин Ю.В., Анцупов В.П. Основы триботехники и методы упрочения деталей металлургического оборудования: Учеб. пособие. Магнитогорск: МГМИ, 1989. 94 с.

3. Временное положение о техническом обслуживании и ремонтах (ТО и Р) механического оборудования предприятий системы Министерства черной металлургии СССР. Тула. 1983, 389 с.

4. Гребеник В.М., Цапко В.К. Надежность металлургического оборудования (оценка эксплуатационной надежности): Справочник. М: Металлургия, 1980. 344 с.

5. Гребеник В.М., Гордиенко А.В., Цапко В.К. Повышение надежности металлургического оборудования: Справочник. М.: Металлургия, 1988. 688 с.

6. Жиркин Ю.В. Сборник задач и упражнений по курсу «Надежность, ремонт и монтаж металлургических машин»: Учеб. пособие. Свердловск.: УПИ, 1986. 85 с.

7. Жиркин Ю.В. Надежность металлургических машин. Ч.1: Основы теории надежности: Учеб. пособие. Магнитогорск: МГМИ, 1994. 52 с

8. Жиркин Ю.В. Надежность металлургических машин. Ч.2: Эксплуатационная надежность. Оценивание показателей безотказности: Учеб. пособие. Магнитогорск: МГМА, 1995. 60 с.

9. Жиркин Ю.В. Надежность металлургических машин. Ч.3: Техническое обслуживание и ремонт: Учеб. пособие. Магнитогорск: МГМА, 1996. 60 с.

10. Жиркин Ю.В. К расчету осевых усилий в валковой системе прокатных клетей кварто // Изв. вузов. Черная металлургия. 1981. № 10. С. 156-158.

11. Жиркин Ю.В. Технология и особенности монтажа металлургических машин. Свердловск: УПИ, 1985. 90 с.

12. Жиркин Ю.В. Надежность, эксплуатация, техническое обслуживание и ремонт металлургических машин. Магнитогорск: МГТУ, 1998. 331 с.

13. Капур К., Ламберсон Л. Надежность и проектирование систем: Пер. с англ.. М.: Мир, 1980. 604 с.

14. Надежность и эффективность в технике: Справочник: В 10 т./ Ред. совет: B.C. Авдуевский (пред.) и др. М.: Машиностроение, 1987. Т.2.: Математические методы в теории надежности и эффективности / Под ред. Б.В. Гнеденко. 260 с.

15. Надежность и эффективность в технике: Справочник: В 10 т./ Ред. совет: B.C. Авдуевский (пред.) и др. М.: Машиностроение, 1989. Т.6.: Эксплуатация и ремонт / Под ред. В. И. Кузнецова и К.Ю. Барзиловича. 320 с.

16. Надежность машиностроительной продукции: Практическое руководство по нормированию, подтверждению и обеспечению. М.: Изд-во стандартов, 1990. 328 с.

17. Надежность технических систем: Справочник / Ю.К. Беляев, В.Н. Богатырев, В.В. Блотин и др.; Под ред. И.А. Ушакова М.: Радио и связь, 1985. 608 с.

18. Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие: В 2 кн./ Под ред. П.Н. Усачева. 3-е изд., испр. М.: Машиностроение, 1985. 544 с.

19. Проников А.С. Надежность машин. М.: Машиностроение, 1978. 542 с.

20. Трение, изнашивание и смазка: Справочник: В 2 кн./ Под ред. И.В.Крагельского, В.В. Алисина. М.: Машиностроение, 1978. Кн. 1. 400 с.

Приложение А