ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ СКИПОВЫХ ЛЕБЁДОК ДОМЕННЫХ ПЕЧЕЙ ОАО «ММК»

В УСЛОВИЯХ ПОРЦИОННОГО СМАЗЫВАНИЯ

 

Жиркин Ю.В., Пузик Е.А. (ГОУ ВПО «МГТУ», г. Магнитогорск, РФ)

Чумиков А.М., Мироненков Е.И. (ОАО «ММК», г. Магнитогорск, РФ)

 

On the state bench there have been made the researches, which simulate conditions of elastohydrodinamic lubrication at the contact point in the reductors gearings of the skip which, which permit to formulate conditions of application of the batch lubrication system and decrease the amount of lubricant, that penetrates into environment.

 

Комплексное решение вопросов повышения стойкости узлов трения  в различных приводах с одновременным снижением расхода смазочных материалов, загрязняющих окружающую среду масловодяными стоками, является немаловажной проблемой, над которой приходится постоянно работать. Объектом исследования выбраны тяжелонагруженные редуктора скиповых лебедок доменного цеха ОАО «ММК».

Экспериментальные исследования проводили на лабораторном стенде для испытания зубчатых передач, моделирующем условия на контакте зубчатых зацеплений редукторов скиповых лебедок доменных печей.

На рис.1. представлен лабораторный стенд с замкнутым силовым контуром для испытания зубчатых передач.

Рисунок 1- Лабораторный стенд с замкнутым силовым контуром для испытания зубчатых передач

1- пульт управления; 2- электродвигатель; 3- редуктор цилиндрический одноступенчатый стационарный; 4- наполнители для нагнетания смазочного материала в зубчатые зацепления; 5- редуктор цилиндрический одноступенчатый качающийся; 6- рычаг для нагружения; 7- защитный кожух карданов с регулируемыми муфтами; 8- циркуляционная система смазывания.  

 

Для расчетов толщины масляной пленки  (мкм) предварительно определили для каждой точки приведенный радиус кривизны (м), расчетную нагрузку  (Н/м), суммарную скорость качения (м/с), мгновенную температуру поверхностей зубьев (°С), а так же динамическую вязкость   масла   при атмосферном давлении(Па∙с) и объемной температуре и пьезокоэффициент вязкости  при мгновенной температуре , используя приведённые ниже зависимости:

.                                       (1)

Мгновенную температуру   масляного слоя в каждой точке линии зацепления определили по зависимости Г.Блока:

=+,                                                                 (2)

где -объемная температура зубчатого колеса  (°С); - мгновенное повышение температуры  на поверхности зуба в зоне контакта, рассчитали по зависимости:

  =,                                        (3)

Коэффициент трения определили по зависимости М.Д. Генкина, Н.Ф. Кузьмина, Ю.А. Мишарина:

,                                                   (4)

Динамическую вязкость смазочного материала определили по температуре   из зависимости Прокофьева без учета контактного давления:

,                                                       (5)

где- эталонная динамическая вязкость смазочного материала при атмосферном давлении, Па∙с; - температура,  при эталонной вязкости масла, ºС; - коэффициент, зависящий от вязкости смазочного материала, и изменяется по логарифмическому закону в пределах 2,91…2,95 для исследуемой марки минерального масла.

В таблице 1 приведены результаты расчетов параметров эластогидродинамической смазки на входе контакта зацепления косозубой цилиндрической передачи  при смазывании маслом И-100 Р и объемной температуре зубчатого колеса 36 °С.

 

Таблица 1 - Результаты расчетов для входа в зацепление

Расчетный параметр	, мм	, м/с	, м/с		, °С	, Па∙с	, Па‾¹	,  Н/мм	,  мкм
На входе в зацепление	8,9	4,7	1,6	0,05	45	0,081	2,3	51,2	1,28

 

В процессе исследования для смазывания зацепления подавалась порция минерального масла при определённой температуре с регистрацией тока двигателя и объемной температуры зубчатых колёс.

Характер изменения величины коэффициента трения на контакте зубчатого зацепления в зависимости  от длительности работы зубчатого зацепления на одной порции смазочного материала фиксировался путём регистрации тока электродвигателя. Рассчитанные значения крутящего момента на входе силового замкнутого контура лабораторного стенда представлены в таблице 2.

 

Таблица 2 – Крутящий момент на входе силового замкнутого контура  лабораторного стенда

 

На рис.2. представлена зависимость крутящего момента на входе силового замкнутого контура с течением времени эксперимента на различном жидком смазочном материале и без него.

Рисунок 2 - Зависимость крутящего момента на входе силового замкнутого   контура с течением времени (эксперимент)

 

Полученные результаты показали, что:

- при работе зубчатого зацепления без подачи смазочного материала в начальный момент времени возникает минимальное значение крутящего момента (момента сопротивления от сил трения в зацеплении), которое с течением времени возрастает. Это является следствием разрушения тонкого слоя смазочного материала, находящегося на поверхности зубьев перед началом испытания и, для которого характерно низкое значение коэффициента трения;

- при постоянной подаче смазочного материала (от 3-х до 6-и минут) на всех испытываемых марках минеральных масел происходит рост  крутящего момента до определённых значений, величина которых тем выше, чем выше их вязкость;

- после прекращения подачи смазочного материала в зубчатые зацепления, происходит снижение крутящего момента, обусловленное уменьшением толщины масляной плёнки. Наименьшее значение величины крутящего момента достигнуто  на индустриальном масле И-40.

 

Выводы:

1. При постоянной подаче в зубчатое зацепление минерального масла (картерная и циркуляционная система смазывания) реализуется высокое значение коэффициента трения, что ведёт к разогреву масла, его интенсивному окислению и преждевременной потере им эксплуатационных свойств.

2. Для снижения нагрузки на окружающую среду возможно использование компактных циркуляционных систем смазывания цилиндрических редукторов с порционной подачей жидкого смазочного материала, взамен существующего комбинированного способа  смазывания - картерного для зубчатых зацеплений и централизованного для подшипниковых узлов.

 

Литература

1.        Коднир, Д.С. Эластогидродинамический расчет деталей машин [Текст] / Д.С. Коднир, Е.П. Жильников, Ю.И. Байбородов. - М.: Машиностроение, 1988. - 166 с.

2.  Жиркин, Ю..В. Обеспечение режима жидкостной смазки в подшипниках качения рабочих валков [Текст] / Ю.В. Жиркин, Е.И. Мироненков, Е.А. Дудоров // Гидродинамическая теория смазки - 120 лет: труды международного науч. симп. в 2-х томах./ Т.2.– М.: Машиностроение-1, Орел: Орел ГТУ, 2006. -С 59- 63.