ОЦЕНКА ТОЛЩИНЫ СМАЗОЧНОГО СЛОЯ РЕСУРСООПРЕДЕЛЯЮЩИХ УЗЛОВ ТРАНСМИССИЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ МАШИН

EVALUATION OF THE THICKNESS OF THE LUBRICANT LAYER OF RESOURCE-DETERMINING UNITS OF TRANSMISSIONS OF METALLURGICAL MACHINES

Nikita Vakhrameev

student, Department of Mechanical Engineering, St. Petersburg Mining University,

Russia, St. Petersburg

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрено влияние толщины смазочного слоя на эффективность работы узлов трансмиссий, а также разобраны методы, с помощью которых может производится оценка толщины слоя смазки.

ABSTRACT

The article considers the influence of the thickness of the lubricating layer on the efficiency of the transmission units, and also analyzes the methods by which the thickness of the lubricant layer can be assessed.

Ключевые слова: смазка; маслоемкость; эласто-гидродинамический расчет, визуальный метод, метод корреляции.

Keywords: lubricant; Oil absorption; Elasto-hydrodynamic calculation, visual method, correlation method.

Смазывание поверхностей ресурсоопределяющих узлов трансмиссий металлургических машин является одним из важных факторов, обеспечивающих их эффективную работу и влияющих на продолжительность безотказной работы всего механизма.  Толщина смазочного слоя между контактирующими поверхностями является одним из ключевых параметров, влияющих на смазывание и износ узлов. Постараемся спрогнозировать ресурс тяжелонагруженных узлов с учетом толщины смазочного слоя между контактирующими поверхностями.

Зависимость ресурса зубчатой передачи от толщины смазочного слоя обычно имеет узкое оптимальное значение. Смазка играет важную роль в защите зубчатой передачи от износа и повреждений, но слишком толстый слой может вызвать перегрев и потерю эффективности передачи. С другой стороны, слишком тонкий слой может не защитить достаточно зубья передачи, что также может привести к их износу и повреждениям. Поэтому необходимо выбрать оптимальную толщину смазочного слоя для каждой конкретной зубчатой передачи, учитывая ее особенности и условия эксплуатации.

Толщина смазочного слоя зависит от многих факторов: вязкости масла, давления на поверхности трения, скорости движения деталей, формы и качества поверхностей, наличия абразивных частиц и других параметров.  Форма и качество поверхностей могут приводить к образованию выступов и углублений, что также влияет на толщину смазочного слоя.

Для расчета толщины смазочного слоя используются различные методы и формулы, основанные на законах гидродинамики и теории смазки.

1. Метод определения скорости скольжения рабочих поверхностей. Суть метода заключается в том, что при определенной скорости скольжения поверхности механизма разрушается смазочный слой. Измерив эту скорость, можно определить оптимальную толщину смазочного слоя, которая будет обеспечивать минимальный износ или максимальное снижение трения.
2. Метод определения давления контакта между поверхностями. Этот метод заключается в измерении давления между поверхностями, находящимися в контакте. Исходя из измерений, можно определить оптимальную толщину смазочного слоя и вязкость масла, чтобы снизить давление контакта и минимизировать износ поверхностей.
3. Метод измерения вязкости масла. Этот метод заключается в измерении вязкости масла при различных условиях. Измерения проводятся при разных температурах, скоростях сдвига и давлениях, чтобы определить оптимальную вязкость масла для конкретного механизма.
4. Метод расчета на основе математических моделей. Суть метода заключается в создании математической модели для определения толщины смазочного слоя. В модели учитываются параметры механизма, такие как форма поверхностей, скорость вращения, давление и вязкость масла. Этот метод позволяет определить оптимальную толщину смазочного слоя теоретически, без фактического опыта.

Оценка толщины смазочного слоя может проводиться математически при использовании уравнения Рейнольдса, которое описывает движение жидкости в контакте поверхностей. Однако, при рассмотрении реальных процессов смазки, следует учитывать, что масло может выходить из контактной зоны поверхностей в результате их шероховатости и пористости.

Поэтому при оценке толщины смазочного слоя с учетом маслоемкости контактирующих поверхностей следует рассмотреть следующие факторы:

1. Маслоемкость поверхностей: она определяет возможность сохранения масла на поверхности и не позволяет ему вытекать по бокам контакта.
2. Шероховатость поверхностей: чем больше неровности на поверхностях - тем меньше толщина смазочного слоя, так как масло может уходить в эти неровности.
3. Пористость поверхностей: поверхности, имеющие пористую структуру, могут абсорбировать масло и снижать его эффективность в качестве смазки контактных поверхностей.

Для определения толщины смазочного слоя в реальных условиях работ используются различные методы измерения температуры и давления в контакте, такие как термометры и датчики давления. Эти данные затем используются для математического расчета толщины смазочного слоя. Математическая оценка толщины смазочного слоя в зубчатых передачах может быть выполнена с помощью различных расчетных методов.

Один из таких методов метод, называемый методом Эласто-Гидродинамических (ЭГД) расчетов, учитывает деформацию зубов и дисперсионные силы между молекулами масла. В этом методе толщина смазочного слоя рассчитывается на основе уравнений Навье-Стокса.

Другим методом является метод корреляции - метод, который позволяет оценить толщину смазки с помощью сравнения результата численного моделирования с результатами экспериментов.  Данный метод основывается на поиске корреляции между экспериментальными данными и значениями, полученными в результате численного моделирования.

Цель этих методов состоит в том, чтобы определить оптимальную толщину смазочного слоя на поверхности зуба в зубчатой передаче, чтобы предотвратить износ и повреждения зубов и обеспечить эффективную работу передачи без сильного трения и изломов.

Также можно использовать визуальное наблюдение за поведением смазки при работе машины, например, для визуального наблюдения за поведением смазки можно использовать специальную оптическую аппаратуру, например, микроскоп с цифровой камерой. Смазочная пленка, образованная на поверхности зубчатого колеса, может быть проанализирована на наличие трещин, отложений, засорения, а также толщины слоя. При недостаточной маслоемкости или наличии других проблем со смазкой можно наблюдать на поверхности зуба следы износа или затертости.

Визуальное наблюдение за смазкой также может быть выполнено через окна в корпусе зубчатой передачи, если таковые предусмотрены. Это позволяет наблюдать за общим поведением смазки в процессе работы передачи, а также выявить возможные промежуточные процессы, при которых могут образоваться отложения или засорения.

Еще один метод для визуального контроля за смазкой - это измерение температуры на поверхности зубьев зубчатой передачи. Если температура поверхности зубьев значительно выше обычной, это может указывать на недостаточную маслоемкость или другие проблемы со смазкой в зубчатой передаче. В этом случае необходимо провести дополнительный анализ и исследование смазки, чтобы определить причину проблемы и принять меры по ее устранению.

В целом, оценка толщины смазочного слоя с учетом маслоемкости контактирующих поверхностей - это сложный и многогранный процесс, требующий учета множества факторов и практических испытаний в конкретных условиях работы.

Список литературы:

1. Коднир, Д.С. Контактная гидродинамика смазки деталей машин. М.: Машиностроение, 1976. — 304 с.
2. Чичинадзе, А.В. Трение, износ и смазка (трибология и триботехника). М.: Машиностроение, 2003. — 576 с.