Учебное пособие: Методические указания к лабораторной работе по курсу «Монтаж, диагностика и ремонт оборудования» для студентов специальности 170600 всех форм обучения

Министерство образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный университет
низкотемпературных и пищевых технологий

Кафедра техники пищевых
производств и торговли

СХЕМА И КАРТА СМАЗКИ
ОБОРУДОВАНИЯ

Методические указания
к лабораторной работе по курсу
«Монтаж, диагностика и ремонт оборудования»
для студентов специальности 170600
всех форм обучения

Санкт-Петербург 2002

УДК 637.523.005

Арсеньев В.В., Верболоз Е.И. Схема и карта смазки оборудования: Метод. указания к лабораторной работе по курсу «Монтаж, диагностика и ремонт оборудования» для студентов спец. 170600 всех форм обучения. – СПб.: СПбГУНиПТ, 2002. – 25 с.

Содержится методика выбора смазочных материалов. Рассмотрены вопросы рациональной эксплуатации технологического оборудования пищевых производств. Рекомендованы методы расчета, схемы и карты смазки для основного технологического оборудования.

Рецензент

Доктор техн. наук, проф. В.В. Пеленко

Одобрены к изданию советом факультета техники пищевых производсnв и методической комиссией факультета заочного обучения и экстерната

Ó Санкт-Петербургский государственный

университет низкотемпературных

и пищевых технологий, 2002

1. Цель работы и порядок подготовки к ней

Целью настоящей работы является ознакомление студентов с методикой выбора смазочных материалов и составления карты и схемы смазки технологического оборудования.

Студент обязан за несколько дней до занятий подготовиться к работе по методическим указаниям и соответствующим разделам лекций и рекомендуемой литературе, усвоить цель работы, знать способы смазки трущихся пар, периодичность смазки оборудования и нормы расхода смазочных материалов.

1.1. Общие понятия о трении и износе

При движении одной детали по другой всегда возникает трение. Детали в этом случае называются трущимися парами, а их соприкасающиеся поверхности – трущимися поверхностями.

Под силой трения понимают силу сопротивления, которую нужно преодолеть, чтобы заставить деталь, прижатую с некоторой силой к другой детали, двигаться по её поверхности. Этот вид трения называется трением скольжения.

В том случае, когда шарик или ролик катится по поверхности или детали перекатываются друг по другу, между ними возникает трение качения, которое при одинаковых силах, прижимающих детали друг к другу, меньше трения скольжения примерно в 10 раз.

Одной из главных причин вредного влияния трения при рабочих движениях деталей машин являются неровности, которые всегда имеются на трущихся поверхностях даже при самой тщательной механической обработке.

Средние значения величин этих неровностей для некоторых видов следующие:

– чистовая обработка и расточка твердыми сплавами, чистовое шлифование, шабрение от 2,5 до 6,0 мкм;

– алмазная обточка и расточка, очень чистое шлифование от 1,0 до 2,5 мкм;

– хонингование, полирование, притирка от 0,1 до 1,0 мкм.

В зависимости от наличия и толщины смазочного слоя между трущимися поверхностями согласно теории гидродинамической смазки различают 4 вида трения: сухое, граничное, полужидкостное и жидкостное.

Сухое трение возникает при полном отсутствии смазки и сопровождается интенсивным износом.

Граничное трение возникает у всех поверхностей скольжения при пуске и остановке машины или при ее работе с малым числом оборотов и большой нагрузкой, когда масляная граничная пленка настолько тонка, что течение масла между трущимися поверхностями отсутствует.

Полужидкостное трение создается, когда толщина слоя масла недостаточна или этот слой не образует непрерывной масляной пленки, и в некоторых местах между трущимися поверхностями возникают небольшие островки, где имеет место непосредственное соприкосновение деталей. В условиях полужидкостного трения нагревание и износ деталей несколько меньше, чем при граничном трении.

Жидкостное трение возможно только при наличии нормативного смазочного слоя между трущимися поверхностями, полностью разъединяющего их, когда непосредственное трение металлических поверхностей заменяется внутренним трением слоев смазочного материала. Согласно теории жидкостного трения сила трения внутри смазочного слоя возрастает пропорционально вязкости масла и наоборот.

Потери энергии на трение учитываются коэффициентом трения. Коэффициент трения скольжения выражается отвлеченным числом, а коэффициент трения качения – в сантиметрах.

Трение определяет износ и нагрев трущихся поверхностей, а также их КПД.

Для работы трущихся пар самым благоприятным режимом является режим жидкостного трения.

Граничное и полужидкостное трение сопровождается разрушением граничной пленки смазки и соприкосновением неровностей трущихся поверхностей. Такое зацепление создает большую силу трения, интенсивный износ пар, повышение их температуры. Самым неблагоприятным режимом работы является режим сухого трения.

1.2. Основные сведения о смазочных материалах

Выбор смазочных материалов и условий смазки основывается на расчетах (например, расчет смазки подшипников скольжения) или на экспериментальных данных и опыте эксплуатации (например, выбор смазки для зубчатых передач).

В качестве смазочных материалов используют жидкие нефтяные и синтетические смазочные масла, пластичные (старое название – консистентные) и твердые смазки, а также воду, воздух и другие газы. Наибольшее распространение имеют нефтяные смазочные масла и пластичные смазки. Сырьем для получения нефтяных смазочных масел является мазут, который получают из нефти после отгона светлых продуктов – бензинов и керосинов.

Нефтяные масла разделяют на масла общего назначения – индустриальные и специальные (турбинные, автомобильные, автотракторные, авиационные и др.). Специальные масла отличаются от общих наличием особых свойств, необходимых для соответствующих областей применения.

Важнейшей характеристикой жидких масел, используемой при их подборе, является вязкость. При подборе учитывают также температуру застывания, температуру вспышки, наличие примесей и т. п. Работоспособность смазки зависит и от способности защищать поверхности трения от заедания (схватывание и перенос металлов) и задиров (глубокие и широкие борозды в направлении скольжения).

Для улучшения эксплуатационных свойств смазок применяют различные примеси. Так, для повышения смазочной способности к нефтяным маслам добавляют растительные жиры, жирные кислоты и другие примеси.

Синтетические смазочные жидкости (гликоли, силиколи, фторуглероды и хлоруглероды) применяют при особых условиях эксплуатации, например, при высоких или низких температурах.

Пластичные смазки представляют собой масла, загущенные мылами, парафином или другими веществами. При малых нагрузках эти смазки проявляют свойства твердых тел (сохраняют первоначальную форму и не растекаются), при определенных критических нагрузках – деформируются (текут подобно жидкости), а при снятии нагрузки снова обретают свойства твердых тел.

Пластичные смазки хорошо удерживаются в механизмах и не требуют сложных уплотнений. Наибольшее распространение получили смазки общего назначения – солидолы, жировая 1–13, консталины, а также специальные высокотемпературные ЦИАТИМ-221 и низкотемпературные ЦИАТИМ-201.

Солидолы синтетические (солидол С и пресс-солидол С) и жировые (УС-1, УС-2, УС-3) получают в результате загущения масел кальциевыми мылами жирных кислот. Солидолы водостойки, в их состав входит вода, которая служит стабилизатором структуры.

Консталин (УТ-1,УТ-2) отличается от жировой смазки 1–13 большей температурой применения (до 120 °С).

Твердые смазки ( графит, дисульфид молибдена) применяют в виде порошков или паст при особых условиях эксплуатации – при низких или высоких температурах, глубоком вакууме, в случаях, когда не допускается загрязнение среды жидкими или пластичными смазками. Воду применяют для смазки подшипников скольжения из резины, текстолита или пластифицированной древесины; воздух и газы – для небольших малонагруженных и очень быстроходных подшипников скольжения.

Некоторые параметры, характеризующие свойства масел

Вязкость минеральных масел измеряется в единицах динамической и кинематической вязкости. Динамическая (абсолютная) вязкость выражает собой силы внутреннего трения между слоями жидкостей и газов.

Кинематической вязкостью, или удельным коэффициентом внутреннего трения, называют отношение динамической вязкости к плотности жидкости при одной и той же температуре. Размерность кинематической вязкости в системе СИ и МКС одинаковая – миллиметры квадратные в секунду. Динамическая вязкость применяется при гидродинамических расчетах вязкости масел для смазки трущихся поверхностей, а кинематическая – для расчета прокачиваемости масла по трубопроводам. Динамическую и кинематическую вязкость определяют приборами, называемыми капиллярными вискозиметрами.

С повышением температуры вязкость масел снижается. При повышении температуры минеральных масел общего назначения от 50 до 100 °С их кинематическая вязкость уменьшается в 3–6 раз, а от минус 20 до 20 °С – в 15 раз и более.

Температура вспышки – это та температура, при которой пары масла образуют с окружающим воздухом смесь, воспламеняющуюся при поднесении к ней пламени. Эта температура служит показателем испаряемости и огнеопасности масла.

При сравнении двух видов масел примерно одинаковой вязкости лучшим считается то, которое имеет более высокую температуру вспышки.

Температура застывания масла характеризует потерю его подвижности при низкой температуре, т. е. когда масло после наклонения стандартной пробирки под углом 45° остается неподвижным в течение 1 мин. Застывая, масло теряет подвижность, что приводит к сильному износу трущихся деталей, увеличивает расход электроэнергии и затрудняет холодный запуск машин.

Выбор смазочных материалов

Жидкие минеральные масла имеют преимущества по сравнению с пластичными смазками. Они стабильные по структуре, могут использоваться при больших оборотах и высоких температурах, пригодны для работы при низких температурах, смазывать ими детали можно без разборки и промывки узла.

Недостатки жидких смазок – сложность уплотнения смазываемых узлов из-за повышенной текучести масел; необходимость частого пополнения, что требует установки специальных устройств.

Достоинствами пластичных смазок являются:

– способность не вытекать из смазываемого узла, что упрощает его уплотнение;

– возможность продолжительной (до 6 мес.) эксплуатации узла без замены в нем смазки.

Недостатки пластичных смазок:

– высокая вязкость, что исключает их применение при высоких числах оборотов;

– необходимость подетальной разборки узла при замене смазки.

1.3. Смазка отдельных трущихся пар

Смазка подшипников скольжения

При вращении вала масло, заполняющее серповидное пространство между цапфой и вкладышем, будет стекать по цапфе. На самом узком участке серповидного пространства, где слой смазки будет иметь наименьшую толщину, образуется масляный клин. Проходя через самую узкую часть клинового зазора, масло приподнимает цапфу, принимая на себя ее нагрузку. Это понимается как несущая способность подшипника, которая увеличивается с уменьшением толщины смазочного слоя. Для рациональной работы давление в масляном клине достигает большей величины.

Необходимая вязкость смазки определяется исходя из закономерностей гидравлической теории смазки, согласно которой толщина минимального масляного клина равна

h _min =

где h _min – наименьшая толщина слоя масла в клиновидной щели, м; d _в – диаметр шейки вала, м; m_t – динамическая вязкость масла при рабочей температуре, Па·с; w – угловая скорость, рад/с, w = 0,105n ; Р – удельное давление на подшипник, Па; S – зазор между отверстием и валом, мм, S = d _п – d _в ; С – коэффициент, учитывающий длину подшипника, С = 1 + d _в /l ; d _п – диа-метр подшипника, м.

Для обеспечения режима жидкостного трения толщина слоя масла в 1,5–2 раза должна превышать сумму неровностей поверхностей подшипника и вала, что достигается при соблюдении условия

h _min > h _кр = d_п + d_в ,

где d_п , d_в – наибольшие высоты неровностей (выступов) поверхностей подшипника и вала соответственно, мм.

Численные значения d_п , d_в зависят от шероховатости поверхности и находятся по табл. 1.

Таблица 1

Выбор класса чистоты сопрягаемых поверхностей в подшипниках производится по нормам машиностроения, представленным в табл. 2, где также приведены значения зазора в зависимости от посадки в системе отверстия.

Таблица 2

Поскольку с повышением температуры вязкость смазки понижается, для определения динамической вязкости при рабочей температуре t по известному значению M50 (при t = 50 °C) пользуются формулой

Мt = М50 (50/t ) m ,

где m = 2 при n < 20 мм/с; m = 2,5 при 20 < n < 50 мм /с; m = 3 при n > 50 мм/с.

Кинематическая вязкость смазочных материалов определяется по формуле

n = M/p ,

где p – плотность смазки, кг/м³; n – кинематическая вязкость, м²/c;

По найденному значению n 50 выбирается сорт смазки по табл. 3 с учетом особенностей узла трения.

Подача смазки к трущимся поверхностям подшипника скольжения производится несколькими способами. Наиболее простыми смазками являются: непрерывная, циркуляционная; кольцевая, осуществляемая посредством кольца; ручная; капельная или фитильная.

Таблица 3

Продолжение табл. 3

Окончание табл. 3

Тяжело нагруженные подшипники скольжения необходимо обеспечивать обильной жидкой циркуляционной смазкой, подаваемой насосом под давлением от 0,05 до 0,35 МПа. Ручная смазка, а также капельная и фитильная применяются только в неответственных подшипниках, работающих с малой скоростью и большими перерывами, когда нецелесообразно использовать циркуляционную смазку.

Периодичность смазывания маслом – один-два раза в смену при ручной смазке.

В табл. 4 приведены нормы расхода масла в граммах для подшипников скольжения при капельной и фитильной смазке.

Таблица 4

Для тихоходных валов применяют пластичные смазки, которыми также целесообразно смазывать подшипники скольжения, установленные в труднодоступных для смазки местах или в открытых и пыльных помещениях.

Режим смазывания подшипников пластичной смазкой рекомендуется применять в соответствии с данными табл. 5. Расход пластичной смазки за
8 ч работы при ручной набивке подшипника скольжения (втулки) равен
0,5 г.

Таблица 5

Сорт пластичной смазки для подшипников скольжения выбирается из табл. 6 с учетом особенностей узла трения.

Таблица 6

Смазка подшипников качения

Для смазывания подшипников качения служат минеральные масла и пластичные смазки, при выборе которых необходимо учитывать размеры подшипника, действующую на него нагрузку, скорость вращения и другие эксплуатационные условия.

Для подшипников с окружной скоростью до 4–5 м/с могут применяться как жидкие, так и пластичные смазки. При больших окружных скоростях и малых нагрузках рекомендуются жидкие масла. Выбирать их по вязкости следует в зависимости от скорости: чем больше скорость, тем меньше должна быть вязкость масла. Для выбора сорта масла можно использовать справочный материал в такой последовательности – от табл. 7 к табл. 3

Таблица 7

Смазывание пластичной смазкой осуществляется первоначальным заполнением свободного пространства в подшипниковом узле на длительное время без применения каких-либо дополнительных устройств. Сорт пластичной смазки может быть выбран по табл. 6. Степень заполнения не более 2/3 свободного объема полости корпуса с забивкой.

Пополнение свежими дозами смазки производится не реже, чем че- рез 3 мес, а полная смена через 3–6 мес при трехсменной работе подшипника, через 6–8 мес при двухсменной и через 8–12 мес при односменной работе.

При использовании пластичной смазки расход определяется в зависимости от диаметра вала, исходя из объема смазочной ванны (табл. 8). При смазке жидким маслом расход в зависимости от диаметра вала приведен в табл. 9, а периодичность добавления масла – один раз в два–три дня.

Таблица 8

Таблица 9

Смазка зубчатых цилиндрических и конических передач

Действие смазки на работу зубчатых цилиндрических и коничес-ких передач и выбор смазки во многом зависят от того, насколько надеж- но они защищены от влияния окружающей среды. Ориентировочно вы- бор масла для смазки закрытых зубчатых передач можно производить по
табл. 10.

Таблица 10

При использовании жидких масел расход за 8 ч работы определяется замером картера (табл. 11). Пластичную смазку в картер добавляют один раз в месяц, а жидкий смазочный материал – один раз в 3–4 дня.

Таблица 11

У открытых зубчатых передач зубья колес смазываются вручную (лейкой или щеткой) или через обычные масленки.

Для ручной смазки применяется пластичная смазка, которая хорошо удерживается на металле. Расход масла и мази для открытых передач определяется по 0,5 г на 1 см диаметра шестерни при ее ширине 50 мм. Режим смазки 1 раз в смену для масел и 1 раз в 5 дней для мазей.

Способ смазки погружением зубьев зубчатых колес в масло применяется при окружных скоростях до 12–15 м/с. Глубину погружения для цилиндрических зубчатых колес рекомендуется выбирать в пределах 0,75–2 от высоты зубьев, но не менее 10 мм. Колеса конических передач необходимо погружать в смазку на всю длину зуба.

Смазка червячных передач

Червячные редукторы, как правило, смазываются жидкими маслами. Вязкость смазки выбирается по удельной нагрузке на зуб и окружной скорости колеса (табл. 12).

Таблица 12

Удельное давление на зуб рассчитывается по формуле

Р =

где P – удельное давление, H/м²; N – передаваемая мощность, Вт; W – окружная скорость, м/с; B , l – высота и длина зуба, мм.

Выбор сорта масла может быть произведен также ориентировочно по табл. 13.

Таблица 13

Для червячных передач с цилиндрическим червяком (с окружной скоростью до 10 м/с) смазка погружением допустима независимо от того, окунается в смазку червяк или червячное колесо. В червячных передачах с нижним расположением червяка его следует погружать в смазку не глубже высоты витка, при верхнем расположении червяка глубина погружения должна быть не ниже высоты зуба колеса. Объем масляной ванны принимается таким, чтобы на 1 кВт передаваемой мощности приходилось 0,35–0,7 л масла. Периодичность смазки червячных редукторов такая же, как и у зубчатых.

Единовременный расход смазочного материала находится по табл. 14.

Таблица 14

Для червячных редукторов нормы расхода определяются по данным табл. 9.

Смазка электродвигателей

Для электродвигателей обычно применяют консталин УТ-1 и УТс-1 или солидол УС-2 и УСс-2. Срок службы смазки в подшипниках электродвигателей, работающих в три смены, до 6 мес.

Добавка смазки производится один раз в 1–3 мес через соответствующие приспособления или непосредственно через снятый фланец подшипника.

Расход смазочных материалов на оба подшипника электродвигателя обусловливается его мощностью и приведен в табл. 15.

Таблица 15

Смазка цепных передач

Смазочный материал для цепных передач выбирают в зависимости от окружной скорости, рабочей температуры и систем смазки. Обычно применяют масла – цилиндровое II и индустриальное 45.

Цепи открытых передач смазывают пластичной смазкой с добавлением графита.

Периодичность смазки маслом – один раз в смену, пластичной смазкой – один раз в месяц.

Расход пластичной смазки (например, УС-1) определяется из расчета 0,4 г на 1 м длины в час, а при смазывании жидким маслом 1,0 г на 1 м длины цепи в час.

Другие виды трущихся пар

Для зубчатых муфт обычно используют масла: трансмиссионное, автотракторное АКп–10, АК–15, цилиндровое II. Направляющие оборудования, работающего при высоких температурах, смазываются пластичными смазками.

Подпятники смазывают пластичной смазкой 1 раз в месяц и жидким маслом, доливаемым в корпус, – 1 раз в 3–5 дней.

Смазка шарниров жидким маслом производится 1–2 раза в смену, а пластичной смазкой – 1–2 раза в месяц.

1.4. Повторное использование смазок

Отработанные смазки разрешается использовать повторно только после их очистки от механических примесей и восстановления физико-химических свойств. Для регенерации специальные масла собирают по маркам или подразделяют по видам и способам производства, индустриальные – сливают все вместе.

Механические примеси и воду из масел удаляют отстоем, фильтрацией и сепарацией. Для отстоя и фильтрации используют специальные бачки. Продолжительность отстоя при комнатной температуре 1–3 сут, при температуре 70–90 °C 2–8 ч. В качестве фильтрующих материалов применяют сукно, фетр, бельтинг, фильтровальную бумагу.

Сепарацию масел производят в центрифугах, частота вращения барабанов в которых 100–150 с^–1 ; масло предварительно нагревают до 60–80 °С.

Не разрешается добавлять к смазкам горючие растворители – керосин, соляровое масло и др.

2. Порядок выполнения работы

Академическая группа студентов разбивается на бригады из 3–5 человек. Каждая бригада получает задание по выбору сорта смазки и составлению карты смазки узла, машины или аппарата.

Перед началом работы студенты должны ознакомиться с машиной по технической документации или по литературным источникам.

Выполнение работы студентами предусматривается в следующем порядке:

1. Выбрать сорт смазки для конкретной (по указанию преподавателя) пары трения.

2. Определить расход смазки для данного узла.

3. Составить схему и карту смазки.

При выполнении схемы смазки вычерчивается внешний вид машины в общих чертах с указанием мест смазки (маслоприемников) с помощью условных обозначений.

Карта смазки составляется по специальной форме (табл. 16). Для обозначения мест и способов смазки можно рекомендовать условные обозначения, применяемые заводами пищевого машиностроения (табл. 17).

Таблица 16

Карта смазки

Наименование предприятия ________________________

Цех или отделение ________________________

Наименование оборудования _______________________

Таблица 17

Условные обозначения мест и способов смазки

* Указанный знак (способ) представляется как дополнительный ко всем остальным.

3. Требования к отчету

После выполнения работы каждым студентом составляется индивидуальный отчет, который должен содержать следующие разделы:

– техническую характеристику машины или автомата с описанием особенностей эксплуатации;

– расчет требуемой вязкости смазочного материала;

– выбор смазочного материала;

– схему и карту смазки.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Зайцев Н.В. Ремонт и монтаж оборудования предприятий пищевой промышленности. – М.: Пищ. пром-сть, 1972. – 350 с.

2. Илюхин В.В. Монтаж, наладка и ремонт оборудования предприятий мясной промышленности. – М.: Пищ. пром-сть, 1984. – 195 с.

3. Итинская Н.И., Кузнецов Н.А. Справочник по топливу, маслам и техническим жидкостям. – М.: Колос, 1982. – 205 с.

4. Машины и аппараты пищевых производств: В 2 кн. / С.Т. Антипов, И.Т. Кретов, А.Н. Остриков и др.; Под ред. академии РАСХН В.А. Панфилова. – М.: Высш. шк., 2001. – 703 с.

5. Недельский Г.В. Монтаж и ремонт торгово-технологического оборудования. – М.: Экономика, 1981. – 312 с.

6. Харламов С.В. Практикум по курсу «Расчет и конструирование машин и аппаратов пищевых производств». – Л.: Машиностроение, 1971. – 168 с.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Цель работы и порядок подготовки к ней.................. 3

1.1. Общие понятия о трении и износе................................................. 3

l.2. Основные сведения о смазочных материалах................................ 4

1.3. Смазка отдельных трущихся пар.................................................... 7

1.4. Повторное использование смазок................................................ 20

2. Порядок выполнения работы............................................... 21

3. Требования к отчету.................................................................. 22

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ......................................................................... 23

Арсеньев Владимир Владимирович

Верболоз Елена Игоревна

СХЕМА И КАРТА СМАЗКИ
ОБОРУДОВАНИЯ

Методические указания
к лабораторной работе по курсу
«Монтаж, диагностика и ремонт оборудования»
для студентов специальности 170600
всех форм обучения

Редактор
Т.В. Белянкина

Корректор
Н.И. Михайлова

_________________________________________________________________________

Подписано в печать 27.12.2002. Формат 60´84 1/16. Бум. писчая

Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,63. Печ. л. 1,75. Уч.-изд. л. 1,50

Тираж 150 экз. Заказ № C 56

________________________________________________________________________

СПбГУНиПТ. 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9

ИПЦ СПбГУНиПТ. 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9