3. Методические указания по выполнению контрольной работы № 2. (Выбор смазочных материалов)
3.1. Методика выбора смазочных материалов
Смазочные материалы являются, по сути, конструкционными материалами, и от правильного выбора соответствующей марки смазочного материала во многом зависит надежность машин и механизмов.
Освоение методики выбора смазочных материалов позволяет не только осуществлять их выбор, но и выявлять как границы их использования, так и область изменения параметров нагружения, обеспечивающую наибольшую износостойкость узла трения.
Применение того или иного вида смазочного материала в конкретном узле трения зависит от многих факторов: условий внешней среды (температура, влажность и т.д.), удельной нагрузки, скорости смещения контактирующих поверхностей, характера движения (прерывистое, реверсивное), геометрических характеристик и материала пар трения, твердости поверхностных слоев трущихся тел, необходимости использования конкретной системы смазывания, конструктивного исполнения узла трения и др.
Металлургические машины, особенно прокатные станы, характеризуются широким спектром нагружения, и поэтому даже рекомендуемые заводом-изготовителем марки смазочных материалов не могут охватить всего диапазона изменения силовых и кинематических параметров технологического процесса. Специалист, осуществляющий техническую эксплуатацию оборудования, обязан знать границы изменения этого диапазона, как для используемых марок смазочных материалов, так и для их заменителей.
В общем случае методика выбора смазочных материалов заключается в следующем:
- выявляются условия работы и технические параметры узла трения;
- осуществляется выбор вида смазочного материала;
- определяется марка смазочного материала.
Основными параметрами, влияющими на
выбор смазочного материала, являются:
номинальная удельная нагрузка
,
скорость скольжения
,
параметр
,
температура
,
твердость материала и микрогеометрия
трущихся поверхностей.
3.2. Выбор марки минерального масла
3.2.1. Выбор марки минерального масла для подшипников скольжения
Основным свойством минеральных масел, определяющим возможность реализации режима жидкостной смазки, является вязкость. Поэтому выбор марки минерального масла основывается на расчете требуемой вязкости при рабочей температуре узла трения.
Для практики эксплуатации подшипников скольжения необходимую вязкость можно определять из зависимости
где
-
динамическая вязкость при рабочей
температуре, Па ·с;
- безразмерная величина, число Зоммерфельда;
- номинальное давление, Па;
- угловая скорость, рад/с
-
относительный диаметральный зазор;
d - диаметр вала , м;
диаметральный
зазор.
Значение числа Зоммерфельда
So для различных значений
-
отношения длины к диаметру подшипника
находится из зависимостей:
Для подшипника скольжения величина относительно зазора находится из соотношения
,
где
- минимальный и максимальный зазоры в
поле допуска принятой посадки (табл.3).
Средняя рабочая температура масла в подшипнике скольжения определяется из зависимости:
где
- температура масла, входящего в подшипник.
Принимается равной 40…60°С в зависимости
от возможности теплоотвода и нагруженности
узла трения.
- нагрузка на подшипник, МН;
- диаметр вала, м;
- коэффициент при давлении масла 0,3 МПа.
При износе подшипника давление масла падает, и при его снижении менее 0,1 МПа значение коэффициента a возрастает в 1,5 раза, что ведет к снижению вязкости минерального масла.
Определив необходимую вязкость при рабочей температуре, находим вязкость при эталонной температуре t = 40°С
значение коэффициента n находим из зависимости
где,
-
кинематическая вязкость масла при
рабочей температуре;
tр - рабочая температура масла.
По полученному значению вязкости при эталонной температуре из табл. 1,2 выбирают необходимую марку смазочного материала .
Пример 3,1. Выбрать марку минерального масла для ПЖТ клети дуо 1150× 2800
Исходные данные:
длина втулки подшипника 620 мм
внутренний диаметр втулки подшипника 690 мм;
давление металла на валки 17 МН;
частота вращения валков 120 об./мин
посадка подшипника E9/h8 ( )
Решение.
Выбор марки минерального масла осуществляется по значению вязкости, при котором обеспечивается режим жидкостной смазки
Необходимая вязкость минерального масла находится из зависимости
В которую
необходимо подставить расчётные значения
числа Зоммерфельда So,
относительного диаметрального зазора
,
номинального давления
,
угловой скорости
Для
(
)
Тогда
Рабочая температура масла в подшипнике
Так как в справочниках приведена кинематическая вязкость минеральных масел, осуществим перевод значения динамической вязкости в кинематическую
Находим вязкость минерального масла при эталонной температуре t = 40 из зависимости
показатель степени «n» из зависимости
Этой вязкости соответствует минеральное масло И-Т-Д-1000 ТУ-38.101450-76