Выбор вязкости масла

Значения коэффициентов трения для различных материалов снижаются с ростом вязкости смазочного материала. Однако одновременно повышаются гидромеханические потери на его перемешивание. Поэтому вопрос правильного выбора вязкости масла сводится к определению некоторого оптимального ее значения на основе опыта изготовления и эксплуатации узлов машин, а также рекомендаций теории смазывания.

Вязкость масла для смазывания зубчатых передач со стальными зубьями приближенно определяется по рисунку 7.2 (заштрихованная зона) в зависимости от фактора :

(7.1)

где – твердость по Виккерсу активных поверхностей зубьев;

– контактные напряжения, МПа;

– окружная скорость в зацеплении, м/с.

Рис. 7.2. Вязкость нелегированных нефтяных масел для стальных зубчатых передач

При температуре окружающего воздуха ниже плюс 10°С и для передач высокой точности следует принимать наименьшее значение вязкости (в заштрихованной зоне). Верхний предел рекомендуется назначать при зубчатых колесах из стали одной марки или если хотя бы одно из них выполнено из никелевой или хромоникелевой стали. В многоступенчатых редукторах с общей масляной ванной вязкость масла принимают промежуточной между требующейся для тихоходной и быстроходной ступеней.

Приближенные значения вязкости масел для червячных передач определяют по рисунку 7.3. (заштрихованная зона) в зависимости от величины _.:

, (7.2)

где контактные напряжения для венцов колес из оловянных бронз, МПа

скорость скольжения в зацеплении, м/с;

υ_s=5,24·10^–5 d₁ n₁ / cosγ, (7.3)

где d₁ – диаметр делительной окружности червяка, мм;

n₁ – частота вращения червяка, об/мин.

Рис. 7.3. Вязкость нелегированных нефтяных масел для червячных передач

В редукторах, коробках передач, станках и других устройствах, содержащих зацепления, подшипники качения смазываются тем же смазочным материалом, что и зацепления. Если смазочный материал выбирается исходя из условий работы подшипников, то рекомендуется назначать вязкость (10-30)10^-6 м²/с при рабочей температуре. Более вязкие масла используются для смазки высоконагруженных подшипников с низкой скоростью, роликовых сферических, конических и упорных подшипников (вследствие повышенного трения скольжения тел качения о дорожки и сепаратор).

По физическому состоянию смазочные материалы делятся на жидкие, пластичные и твердые. Наибольшее применение находят жидкие нефтяные масла. К ним относятся индустриальные масла общего назначения и специальные, область применения которых отражена в их названиях: турбинные (смазка подшипников и вспомогательных механизмов турбоагрегатов), авиационные, трансмиссионные, автомобильные и т.д. Сведения о вязкости и температуре застывания наиболее распространенных масел приведены в таблице 7.2.

Таблица 7.2

Нефтяные смазочные масла

Марка масла	Кинематическая вязкость υ·10-6, м2/с, при 50°C	Температура застывания, °C		Марка масла	Кинематическая вязкость υ·10-6, м2/с, при 50°C	Температура застывания, °C
Индустриальные (ГОСТ 20799-88)				Турбинные (ГОСТ 32-74)
И-8А	6–8	–20		Т22	20–23	–15
И-12А	10–14	–30		Т30	28–32	–10
И-20А	17–23	–15		Т46	44–48	–10
И-25А	24–27	–15		Т57	55–59	–
И-30А	28–33	–15		Авиационные (ГОСТ 21743-76)
И-40А	35–45	–15		МС–14	92	–30
И-50А	47–55	–20		МС–20	161	–18
И-70А	65–75	–10		МК–22	192,5	–14
И-100А	90–118	–10		МС–20С	–	–18

Примечание. Для передач общего назначения выбираются индустриальные масла

ПРИМЕР расчета:

Определить марку масла для червячно-цилиндрического редуктора. Частота вращения ведущего вала редуктора n₁ = 2860 об/мин, диаметр делительной окружности червяка d₁ =50 мм, угол подъема витков резьбы червяка γ = 21,801°, рабочие контактные напряжения σ_H =210 МПа. Частота вращения вала-шестерни зубчатой передачи n₂ =286 об/мин, диаметр делительной окружности шестерни d₃ =80 мм, твердость материала шестерни Н_нв = 240 МПа.

Вязкость масла для червячной передачи определяется по величине фактора , используя зависимости (7.2) и (7.3) :

υ_s=5,24·10^–5 ·50·2860 / соs21,801 = 8,07м/с;

Из графика на рисунке 7.3 вязкость масла  _{Ч.П.(50°С)} = 15·10^-6, м²/с.

Вязкость масла для смазывания зубчатой передачи определяется в зависимости от величины фактора по формуле (7.1), предварительно определив значения рабочего контактного напряжения σ_H для материала зубчатых колес и окружной скорости в зацеплении :

(7.4)

м/с;

σ_H = 2·НВ+70 = 2·240+70 = 550 МПа;

Из графика на рисунке 7.2 вязкость масла _{З.П (50°С)}=120·10^-6, м²/с.

Среднее значение вязкости:

_ср = 0,5 ( _{Ч.П.(50°С)}+ _{З.П (50°С)}) = 0,5 (15·10^-6+120·10^-6) = 67,5·10^-6, м²/с.

По данным таблицы 7.2 вязкости 67,5·10^-6, м²/с соответствует масло И-70А.

Задача 8

Определение работоспособности манжетного герметизирующего устройства

Определить массу вытекающей смазки через манжету (рис. 8.1) и сделать заключение о работоспособности герметизирующего устройства. Утечку смазки, из-за разности давлений внутри корпуса механизма и атмосферой p, представить как течение жидкости через малый зазор s, образуемый в контактном уплотнении микронеровностями на поверхностях взаимодействующих поверхностей.
	Рис. 8.1. Манжета резиновая армированная

Исходные данные

Вариант	Размеры манжеты (ГОСТ 8752-79), мм			Марка масла	Перепад давления p, МПа	Величина зазора s, мкм	Допустимая утечка масла mд, г/ч
	d	D	h
1	20	40	8	И-8А	0,01	2,5	3
2	21	40	8	И-12А	0,012	2	5
3	22	40	8	И-20А	0,018	1,6	4
4	24	40	10	И-25А	0,025	2,4	2
5	25	42	10	И-30А	0,03	3	8
6	26	45	10	И-40А	0,016	3,6	6
7	28	47	10	И-50А	0,022	4	1
8	30	52	10	И-70А	0,027	2,8	4
9	32	52	10	И-25А	0,008	2,5	6
10	35	58	10	И-8А	0,04	1,5	5
11	36	58	10	И-12А	0,02	1,8	2
12	38	58	10	И-20А	0,014	2,6	1
13	40	60	10	И-25А	0,021	2,8	3
14	42	62	10	И-30А	0,024	3,4	9
15	44	62	10	И-40А	0,026	3,8	7
16	45	65	10	И-50А	0,032	4,2	2
17	48	70	10	И-70А	0,012	5	6
18	50	70	12	И-30А	0,015	4,6	7
19	52	75	12	И-8А	0,018	4,3	1
20	55	80	12	И-12А	0,01	3,8	4