Способы смазывания подшипников качения жидким материалом

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. 8.1) 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.

Таблица 8.1

Параметр предельной быстроходности шпиндельных узлов для различных систем смазывания

Рис. 8.1. Схемы способов подвода смазочного материала в опоры шпинделя

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. 8.1 а) или в карман, из которого стекает в нее (рис. 8.1 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. 8.1 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 роликовые подшипники 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 для смазывания шпиндельных опор можно определить по зависимости:

Q = 0,66 d ²_m·n^0,5·i·v^-1·k₁·k₂·k₃·k₄, (см³/мин),

где d_m — средний диаметр подшипников, мм;

- n — частота вращения шпинделя, об/мин;

- i — число рядов тел качения в подшипнике;

- v — вязкость масла при рабочей температуре опоры, м²/с;

- k₁ — коэффициент, характеризующий тип подшипника; (для шарикоподшипников k₁ = 1, для роликоподшипников k₁ = 2);

- k₂ — коэффициент, характеризующий условия нагружения (при легком нагружении без предварительного натяга k₂ = 1, при тяжелом нагружении с предварительным натягом k₂ = 2);

- k₃ — коэффициент, характеризующий условия выхода масла из рабочей зоны подшипника (при свободном выходе из конических, упорных и упорно-радиальных подшипников k₃ = 2, при свободном выходе из радиальных подшипников k₃ = 1);

- k₄ — коэффициент, зависящий от рабочей температуры подшипника.

Прокачивание через шпиндельную опору нескольких тысяч кубических сантиметров масла в минуту не только позволяет осуществить 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 d < 50 мм — Q =500...1500 см³/мин, при d>120 мм — Q >2500 см³/мин. Для смазывания упорно-радиальных подшипников при d = 30...80 мм — Q =100...1000 см³/мин, при d =80…180 мм — Q =500…5000 см³/мин, при d>180 мм — Q =2000…10000 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, 8.1. 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.

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 определяется по формуле:

Q = Q₀·k₁·k₂·k₃, см³/мин,

где Q₀ — минимально допустимый расход масла при благоприятных условиях (для шарикоподшипников Q₀ = 0,02 см³/мин, для цилиндрических роликоподшипников Q₀ = 0,04 см³/мин);

- k₁ — коэффициент, зависящий от частоты вращения и размера подшипника, (при n·d ^1,5 < 10⁵ k₁ =1, при n·d ^1,5=10⁵—10⁶ k₁ =2,при n·d ^1,5> 10⁶ k₁ =4);

- k ₂ — коэффициент запаса смазочного материала в корпусе опоры (при достаточном запасе, обеспечиваемом смазочной ванной, k ₂ = 1, при незначительном запасе k ₂ = 2, при отсутствии запаса, когда масло свободно истекает из опоры, k ₂ = 4);

- k ₃ —коэффициент, зависящий от допустимой температуры опоры t° (при t° = 70°С k ₃ = 1, при t° = 70...100°С k ₃ = 2, при t° = 100°...130°С k ₃ =4).

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.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: