Смазывание и КПД зубчатых передач

Смазывание. В процессе зацепления зубьев вследствие трения каче­ния и скольжения (см. § 11.9) происходит нагрев передачи, изнашивание зубьев, снижение КПД. Работоспособность зубчатой передачи в значи­тельной степени зависит от свойств смазочного материала, который подводят в зацепление с целью снижения контактных напряжений, уменьшения потерь на трение, предохранения зубьев от интенсивного истирания и коррозии, удаления продуктов износа, уменьшения силы удара в зацеплении и улучшения отвода теплоты.

Смазывание зацепления осуществляют различными способами. В ма­шиностроении широко применяют смазывание зубчатых передач по­гружением венцов одного или обоих колес в ванну с маслом герме­тичного корпуса (картера). При вращении колес масло из картера увлекается зубьями, разбрызгивается, смазывая не только зубья в зоне зацепления, но и подшипники качения (см. рис. 19.3). Такое смазыва­ние называют картерным и применяют при окружных скоростях колес до 12,5 м/с.

При более высоких скоростях центробежная сила сбрасывает масло с зубьев и зацепление работает при недостаточном смазывании, уве­личиваются потери мощности на перемешивание масла, повышается его температура (масло разлагается, вязкость уменьшается).

При высоких скоростях колес применяют циркуляционное смазыва­ние. Масло принудительно (от насоса) — поливом — подается в зону зацепления, стекает в сборник, очищается, охлаждается и вновь по­дается в зону зацепления (см. рис. 18.13, б).

Сорт масла выбирают в зависимости от окружной скорости колес (чем выше скорость, тем меньше должна быть вязкость масла) и контактного напряжения в зубьях (чем выше контактные напряжения, тем большей вязкостью должно обладать масло) (см. [5]). Чаще всего применяют нефтяные жидкие индустриальные масла марок: И-Г-А-32, И-Г-А-46, И-Г-А-68 и др.

Для смазывания зубчатых передач применяют также масла, полу­ченные добавлением присадок элементоорганических соединений, придающих маслам специальные свойства: антиокислительные и анти­коррозионные, противоизносные, противозадирные.

КПД зубчатых передач. Потери мощности в зубчатых передачах складываются из потерь в зацеплении (на трение и деформирование зубьев), на трение в подшипниках и гидравлических потерь на разме­шивание и разбрызгивание масла (закрытые передачи). Потери в зацеп­лении составляют главную часть потерь передачи и зависят от точно­сти изготовления и податливости зубьев, способа смазывания и свойств

смазочного материала, шероховатости рабочих поверхностей, окружной скорости и числа зубьев колес. С увеличением числа зубьев (особенно шестерни) КПД передачи возрастает. Потери на трение в зацеплении зависят от передаваемой нагрузки. При передаче неполной мощности КПД снижается вследствие большего влияния потерь, не зависящих от передаваемой нагрузки.

Потери на размешивание и разбрызгивание масла растут с увели­чением вязкости масла, окружной скорости, ширины колес и глубины погружения.

В табл. 11.3 приведены средние значения КПД зубчатых передач на подшипниках качения.

Таблица 11.3. Средние значения КПД одной пары колес при передаче полной мощности с учетом потерь в подшипниках качения

Потерянная в передаче мощность переходит в теплоту, которая при недостаточном охлаждении может вызвать перегрев передачи. Тепловой расчет зубчатых передач ведут аналогично расчету червячных передач (см. § 18.13).