2.3.Значение режимов
смазывания в увеличении долговечности
работы машин и механизмов.
Одна из основных мер борьбы
с износом деталей машин — это своевременное
смазывание трущихся поверхностей.
Смазанные поверхности во время работы
разделяются слоем смазочного материала,
в результате этого мельчайшие неровности
(шероховатость), которые имеются на этих
поверхностях, не соприкасаются между
собой. Уменьшению трения благоприятствует
подвижность смазки. Наконец, смазка хорошо
отводит тепло и уносит частицы металла,
обладающие абразивным (истирающим) свойством,
и предохраняет детали от коррозии. Когда
поверхности двух сопрягаемых деталей
полностью разделены слоем смазки и нагрузка
воспринимается смазочной пленкой, имеет
место так называемое жидкостное
трение. Коэффициент жидкостного трения
равен 0,001—0,008. Для сравнения укажем, что
коэффициент трения подшипников качения
колеблется от 0,002 до 0,02. Возникновение
жидкостного трения зависит от величины
относительной скорости трущихся поверхностей,
способа подачи смазки, вязкости
ее.
На рис. 3 а, б показано расположение
вала в подшипнике в состоянии покоя и
при работе. В состоянии покоя, когда вал
в подшипнике не вращается, цапфа его под
действием собственной массы и нагрузки,
направленной сверху вниз, прижимается
к нижней части подшипника. Зазор между
подшипником и цапфой имеет серповидную
форму (см. рис. 3 а). При вращении вала масло,
заполнившее зазор, бкдет увлекаться под
цапфу; последняя как бы всплывает (см.
рис. 3 б), образуя на самом узком участке
зазора масляный клин. С повышением скорости
вращения вала начнет увеличиваться толщина
клинового слоя за счет увеличения количества
смазки, подгребаемой цапфой в клиновой
зазор.
Рис. 3. Положение вала в подшипнике
в состоянии покоя (а) и при работе (б).
При бесконечно
большом числе оборотов ось
цапфы совпадает с осью подшипника,
а толщина масляного клина
достигает максимальной величины,
способствуя жидкостному трению.
Полужидкостное трение
происходит в том случае, когда большая
часть сопряженных поверхностей разделена
слоем смазки, но отдельные элементы поверхностей
соприкасаются. Коэффициент трения при
этом равен 0,008-0,08. При полужидкостном
трении работают тяжело нагруженные валы
с частотой вращения до 400 об/мин и детали,
совершающие качательное и возвратно-поступательное
движение.
Когда скользящие поверхности
разделены очень тонким слоем смазки толщиной
всего в несколько молекул, то трение между
поверхностями называется граничным. Граничное
трение характеризуется особым физико-химическим
взаимодействием смазки с поверхностью
трения. Характер износа при граничном
трении зависит в основном от величины
нагрузки и температуры. В нормальных
условиях износ происходит также, как
при полужидкостном трении.
Сухое трение
возникает при отсутствии смазки между
скользящими поверхностями, когда очень
трудно или невозможно подвести смазку
или сопряжение работает при высоких температурах
(свыше 300° С). Коэффициент сухого трения
0,1-0,8. Коэффициент сухого трения и величину
износа можно значительно снизить путем
правильного подбора материала сопряженных
деталей, нанесением защитных пленок и
термической обработкой поверхностей.
Если слой смазки между двумя трущимися
поверхностями разделяет их лишь частично,
то имеет место полусухое трение.
2.1.Предельные
сроки (в годах) замены смазочного
материала в узлах металлорежущих
станков.
Узел станка |
Смазочный материал |
жидкий |
пластичный |
Редукторы и коробки
скоростей и подач |
1 |
1 |
Резервуары маслонасосов,
редукторы, коробки скоростей и подач,
корпуса опор при централизованной смазке |
1,5 |
- |
Корпуса подшипников
качения |
1 |
3 |
Направляющие |
0,5 |
1 |
Перед смазкой
необходимо очистить оборудование
от загрязнений и отработанной
смазки.
Промывка оборудования состоит
из следующих операций:
1. слив отработанного жидкого
или удаление пластичного смазочного
материала;
2. очистка системы от осадков, грязи и
остатков смазочного материала;
3. протирка техническими салфетками корпусов
и емкостей;
4. промывка системы в течение 10-15 мин керосином
или промывочным маслом и их слив;
5 .промывка в керосине или замена изношенных
войлочных, фетровых или манжетных уплотнений;
6. заливка свежим жидким или наполнение
пластичным смазочным материалом емкостей;
7. заполнение соответствующих емкостей
ранее слитым отработанным маслом для
его дальнейшей регенерации или утилизации.
2.4.Масла для
смазки производственного технологического
оборудования
Марка масла |
Вязкость кинематическая
при 50°С, сСт |
Область применения |
И-5А |
4-5 |
Высокоскоростные (частота
вращения 15000-20000 об/мин)
точные слабонагруженные механизмы |
И-8А |
6-8 |
Легко нагружаемые механизмы
с частотой вращения 10000-20000 об/мин |
И-12А |
10-14 |
Шпиндели шлифованных станков,
гидравлические системы станков |
И-20А |
17-23 |
Легкие и средние станки с повышенной
скоростью, их направляющие (горизонтальные),
гидросистемы оборудования |
И-25А
И-30А |
24-27
28-33 |
Средние станки, их направляющие
(горизонтальные), механизмы со средними
нагрузками и скоростями, гидросистемы
станков, деревообрабатывающее оборудование |
И-40А
И-50А |
35-45
47-55 |
Тяжелые станки с малыми скоростями,
горизонтальные направляющие тяжелых
и вертикальные - легких и средних станков,
кузнечно-прессовое и подъемно-транспортное
оборудование, горизонтальные направляющие
прессов и молотов при скорости до 0,5 м/с |
ВНИИ НП-401 |
16,5 |
Направляющие скольжения станков
при требовании равномерности медленных
движений и точности установленных перемещений
суппортов и других узлов, вертикальные
направляющие тяжелых станков |
"Цилиндровое 11"
"Цилиндровое 24" |
9-13
20-28 |
Паровые механизмы, тяжело нагруженные,
работающие с малыми скоростями зубчатые
и червячные передачи, вертикальные направляющие
кузнечно-прессового оборудования при
скорости до 0,5 м/с |
Антифрикционные
пластичные смазки
Марка смазки |
Рабочая температура,
°С |
Область применения |
1-13 жировая |
до 80-90 |
Подшипники электродвигателя |
Солидол синтетический |
-20 - +65 |
Узлы трения и качения, водостойкая |
ЦИАТИМ-202 |
-5 - +120 |
Подшипники качения |
ЦИАТИМ-221 |
-60 - +150 |
Узлы трения и сопряженные поверхности
металла с металлом или резиной, работающие
в агрессивных средах, водостойкая |
Солидол жировой |
-40 - +70 |
Подшипники качения и зубчатые
редукторы |
Консталин |
до 135 |
Различные механизмы |
Фиол-2 |
до 100 |
Разнообразные узлы индустриальных
механизмов, работающие при малых и средних
нагрузках |
Литол-24 |
-40 - +130 |
Узлы трения транспортных машин
и промышленного оборудования. Пригодна
для замены смазки 1-13 жировой и синтетического
солидола с увеличением замены смазки
в 2-4 раза |
Аэрол |
-15 - +160 |
Подшипники тяговых цепей подвесных
конвейеров, работающих при повышенных
температурах |
ВНИИ НП-207 |
-60 - +200 |
Подшипники качения с широким
диапазоном скоростей и нагрузок |
Графитная |
до 60 |
Тяжелонагруженные грубые механизмы
рессоры и открытые шестерни |
2.5.Устройства подвода смазки.
Смазка оборудования осуществляется
жидкими минеральными маслами, пластичными
смазками или твердыми смазочными материалами
(графит, тальк, дисульфит молибдена и
прочие вещества).
2.6.Виды смазки.
Минеральные
масла по назначению можно разделить
на индустриальные, применяемые для смазки
производственного технологического
оборудования и в гидравлических системах,
моторные (авиационные, автомобильные,
дизельные и другие), масла для паровых
турбин, машин и компрессоров (цилиндровые,
турбинные, компрессорные), трансмиссионные
и электроизоляционные (трансформаторные,
конденсаторные). Основное свойство, характеризующее
смазочное масло - его вязкость. Измеряется
вязкость в градусах (условная или относительная),
пуазах (динамическая) и стоксах (кинематическая
вязкость). Пластичные смазки по назначению
делятся на антифрикционные, приборные
и часовые, герметизирующие и защитные
(консервационные). Смазки характеризуются
температурой каплепадения (в °С), которая
должна на 10—20°С превышать рабочую температуру
конкретного узла.
Системы для жидких смазочных материалов
делятся на проточные, когда масло вытесняется
с поверхности трения, не возвращаясь
в систему, и циркуляционные, когда масло,
смазав трущиеся поверхности, возвращается
обратно в систему и непрерывно циркулирует
в ней либо свободно (смазывание разбрызгиванием,
погружением), либо принудительно (смазывание
под давлением). Системы с пластичными
смазками относятся к проточным, так как
смазка вторично не используется.
В зависимости от того, подается ли масло
только к одному или ко многим узлам трения,
различают смазку индивидуальную и централизованную.
Подача масла может быть периодической
и непрерывной, а также ручной и автоматической.
Для контроля уровня
жидкой смазки используются различные
маслоуказатели.
3.Восстановление
деталей машин методами пластической
деформации.
3.1. Краткая характеристика
способа.
Восстановление деталей с помощью
пластических деформаций основано на
их способности изменять свою геометрическую
форму и размеры за счет перераспределения
металла без разрушения под действием
внешних сил.
Ремонт деталей пластической
деформацией — один из наиболее распространенных
методов ремонта деталей, основанный на
пластической деформации изношенных деталей
с последующей механической обработкой.
Метод используют для выправления вмятин,
погнутости, скручивания, изменения посадочных
размеров изношенных мест деталей (увеличения
диаметра изношенных шеек осей, валов,
уменьшения диаметра изношенных поверхностей
втулок), повышения прочности деталей
(дробеструйный наклеп) и снижения шероховатости
механической обработки (накатка роликами
шеек валов вместо их шлифования). Этот
способ применяется также для восстановления
первоначальных свойств деталей, упрочнения
их рабочих поверхностей и в качестве
заключительной чистовой обработки. Для
облегчения пластического деформирования
деталь предварительно подогревают, что
резко повышает пластичность металла.
Так, при нагреве деталей до 900° С прилагаемую
нагрузку можно снизить до 0,5…0,6 МПа.
Детали восстанавливают как
в холодном, так и в горячем состоянии.
В холодном состоянии обычно восстанавливают
детали из низкоуглеродистых сталей, цветных
металлов и сплавов, а в горячем — из средне-
и высокоуглеродистых сталей с температурой
нагрева 0,7... 0,9 температуры плавления.
После восстановления давлением ответственные
детали подвергают термической обработке.
При восстановлении деталей
пластической деформацией (давлением)
используют пластические свойства металла,
способность при некоторых условиях деформироваться
под нагрузками, не теряя целостности
детали.
Под давлением изменяется не
только форма и размеры детали, но и структура
и механические свойства металла. Пластическая
деформация металла в холодном состоянии
упрочняет металл и это называется наклепом
металла. В этом случае твердость, прочность
и предел текучести металла повышаются,
а пластичность уменьшается. Но эти изменения
не очень постоянны, т. е. сдвиги и нарушения
в кристаллической структуре металла
подвержены восстановлению.
При незначительном нагревании
упрочненного, металла (у стали 200...300 °С)
восстанавливается упорядоченная кристаллическая
решетка, причем прочность и твердость
несколько снижаются, а пластичность повышается.
Структура металла при этом не меняется.
При более высоких температурах нагрева
начинается восстановление металла.
Изменение структуры вследствие
нагрева после холодной пластической
деформации металла называется рекристаллизацией.
Наименьшей температурой рекристаллизации
(порогом рекристаллизации) является температура,
при которой твердость металла резко снижается,
а пластичность повышается. Для примерного
расчета этой температуры температура
плавления металла умножается на 0,4. При
увеличении деформации температура рекристаллизации
уменьшается. Если температура пластической
деформации выше температуры рекристаллизации,
то упрочнения (наклепа) металла не происходит.
Обработка металлов давлением
при температуре ниже температуры рекристаллизации
называется холодной обработкой, а при
более высокой температуре — горячей
обработкой. В этом случае обработку начинают
при температуре, значительно выше температуры
рекристаллизации. Этим избегают появления
наклепа и возникновения трещин.
На свойства металла оказывают
влияние остаточные напряжения, возникающие
от неодинаковой деформации различных
частей деталей. Они вызываются и неоднородным
составом металла, а также разным нагревом
и охлаждением разнородных частей детали.
Остаточные напряжения могут суммироваться
с напряжениями, вызванными внешними силами,
благоприятно или неблагоприятно, увеличивая
или уменьшая прочность детали. Под действием
остаточных напряжений деталь может покоробиться,
треснуть и т. д. Для устранения напряжений
деталь подвергают отжигу или нормализации.
При этом температура выше температуры
рекристаллизации.
Ремонт изношенных деталей
при помощи пластических деформаций требует
специальных приспособлений и штампов,
поэтому является экономически оправданным
только в том случае, когда ремонтируется
много однотипных деталей.
3.2. Способы обработки
деталей пластическим деформированием.
Различают следующие виды обработки
пластическим деформированием: осадку,
раздачу, обжатие, вдавливание, вытяжку,
правку, накатывание.
Правка применяется при искажении
формы деталей, например при изгибе и скручивании
валов, осей, шатунов, рам; вмятинах и перекосах
тонкостенных деталей. В зависимости от
степени деформации и размеров детали
правят с нагревом или без него. Инструментом
при правке могут служить молотки (стальной,
медный, деревянный), кувалды, специальные
ключи, скобы, прессы, домкраты и др.
При правке без нагрева у стальных
деталей остаются значительные внутренние
напряжения. В результате этого после
правки они постепенно принимают первоначальную
форму. Для снятия внутренних напряжений
после холодной правки деталь необходимо
стабилизировать, т. е. выдержать при температуре
400...450 °С около 1ч или при температуре 250...300°С
в течение нескольких часов.