|
|
Узлы трения автомобилей с точки
зрения герметизации и условий работы смазок могут быть разделены на следующие
типы: узлы трения скольжения — на открытые (или слабо защищенные),
герметизированные с несменяемой в процессе эксплуатации смазкой и
герметизированные узлы, пополняемые через длительные интервалы времени, а
подшипники качения — на обычные и закрытые.
Количество смазки, заправляемой в узел трения скольжения,
определяется конструкцией узла, т. е. наличием в нем полостей, которые
заполняются смазкой. В негермети- зированный узел смазку обычно нагнетают
через пресс- масленку до тех нор, пока она не начнет выдавливаться через
уплотнения, клапан или контрольное отверстие. При эксплуатации такого узла в
начальный период работы из него удаляется избыток смазки, а через некоторое,
обычно короткое время, и смазка, участвующая в обеспечении нормальной работы
узла, особенно если смазка обладает недостаточной механической стабильностью
и водостойкостью. Типичным примером является разжижение и вытекание солидола
из шарниров подвески и рулевого управления и других недостаточно
герметизированных узлов автомобилей устаревших моделей уже через 100...300 км
пробега. Таким образом, при заправке негерметизированкых узлов теряются
значительные количества смазочного материала. Очевиден и другой существенный
недостаток в конструкции таких узлов — оптимальное количество смазки
сохраняется в узле очень короткое время, а для его пополнения требуются
дополнительные расходы на смазку и техническое обслуживание.
Резкое снижение затрат на смазку н техническое
обслуживание может быть достигнуто только путем герметизации узлов трения.
При этом наиболее эффективно применение узлов с несменяемой смазкой. В герметизированных
узлах трения, которые пополняются смазкой в процессе эксплуатации, смена
работавшей смазки осуществляется гак же, как в нсгерметпзированиых узлах, с
тем лишь существенным отличием, что свежая смазка надежно удерживается в них
в течение длительного времени до следующей дозаправки. В герметизированные
узлы трения скольжения с несменяемой смазкой она закладывается в строго
определенном количестве при сборке узла, в процессе работы смазка не только
не пополняется, но, что очень важно, не удаляется из узла. Пополнение смазкой
герметизированных узлов с пресс-масленками, осуществляемое с длительными
интервалами, связано с предотвращением загрязнения смазки, вызываемого
износом уплотнений. Эта операция облегчает поддержание количества и режима
смазки на оптимальном уровне.
Определение оптимального количества смазки, необходимого
для обеспечения нормальной работы подшипников качения, более сложно, чем для
подшипников скольжения, и решается в зависимости от условий работы и типа
подшипника.
Степень заполнения смазкой подшипника и всего узла в целом
является важной, но не всегда учитываемой характеристикой, которая оказывает
существенное влияние на поведение смазки в узле и его температурный режим, а
в конечном счете — на надежность подшипника. Поведение смазки в подшипниковом
узле существенно различается при разной степени его заполнения. При неплотной
набивке узла основная масса пластичной смазки не принимает участия в
смазывании тел и дорожек качения, она перемещается только в зоне, прилегающей
к полюсам тел качения. В этом случае смазка вытесняется с дорожек качения и
из внутренней полости подшипника вскоре после начала работы узла. Например,
из подшипников ступицы колеса в первые же минуты движения автомобиля в
полость ступицы выдавливается до 40% смазки, а из подшипников водяного насоса
— 10...30%. В дальнейшем существенное вытеснение и макроциркуляция смазки
прекращаются. Одна ко при плотной набивке смазкой тех же узлов вытеснение се
излишков затруднено, поэтому в процесс циркуляции вовлекается вся масса
смазки, что приводит к увеличению энергетических потерь и перегреву смазки и
подшипников. При интенсивном перемешивании большинство смазок раз-
упрочняется и вытекает из узла, однако некоторые смазки могут при отдыхе
упрочняться. Затвердевание смазок приводит к ухудшению подпитки зоны трения,
вследствие чего подшипник быстро выходит из строя. Из смазок отечественного
ассортимента наиболее склонны к уплотнению комплексные кальциевые смазки.
При нормальной набивке смазкой температура подшипника в
начале работы резко возрастает, достигает максимума, а затем постепенно
снижается и стабилизируется. Отклонения от оптимального количества смазки
приводили к изменению температурной кривой. При недостатке смазки начального
увеличения температуры не наблюдается, а при избытке се температура остается
на высоком уровне. Показано [56] существование оптимальной степени заполнения
подшипника. Так, в частности, зависимость величины прироста температуры
роликовых подшипников от величины заправки характеризуется кривой с явно
выраженным минимумом, соответствующим количеству смазки, равному 24%
свободного объема подшипникового узла.
Оптимизация количества смазки, необходимого для нормальной
работы узла, особенно важна в тех случаях, когда предъявляются повышенные
требования к пусковым моментам (моментам сопротивления при начале вращения),
в частности в процессе эксплуатации техники при пониженных температурах. На
примере поддерживающего ролика ходовой части гусеничной машины при
использовании смазки литол-24 в 18 показано, что оптимальная набивка (в
данном случае 60% от объема полости подшипникового узла) позволяет
значительно снизить пусковой момент.
Влияние степени набивки подшипниковых узлов на их
работоспособность установлено при испытании смазок в у пицах колес
большегрузных автомобилей Уральского, Минского и Кременчугского автозаводовнавтобусов
J! i tun некого завода [5]. Подшипники заправлялись вручную, при этом их
свободный объем заполняли на 30, 25, 20, 10 и 0%. X; мк- терно, что при
использовании смазки литол-24 снижение количества заправляемой смазки при
пробегах до 100 тыс. км практически не сказывалось па работоспособности
подшипников, а в случае смазки 1-13, особенно при 100%-ном заполнении
ступицы, наблюдались повышенный сброс се с сепараторов, отсутствие смазки на
дорожках качения и роликах, перегрев подшипников, а также питтинговое
повреждение роликов при пробегах 12...36 тыс.км. Таким образом, для
нормальной работы подшипников достаточно смазки, заправляемой вручную
непосредственно в подшипники. Заполнять смазкой полости ступицы, как это
рекомендуется некоторыми инструкциями, не требуется, хотя ее внутреннюю
поверхность целесообразно смазывать тонким слоем в 0.5...1 мм для защиты от
коррозии и для связывания технологических и иных загрязнений, которые могут в
ней находиться.
Оказались несостоятельными и расчеты на то. что избыток
пластичной смазки снизит шумность работы подшипников и защитит их от
проникновения воды, пыли н грязи. При избытке смазки шум даже возрастает, а в
результате перегрева нарушается нормальная работа сальниковых уплотнений. При
нагреве смазка расширяется, при отсутствии свободных полостей она выгибает и
повреждает сальники, а при охлаждении объем смазки уменьшается, при этом
часть смазки втягивается внутрь подшипникового узла вместе с загрязнениями,
количество которых в процессе работы плотно набитого узла может достигать
50%.
Таким образом, заполнение подшипников и узлов смазкой
должно строго нормироваться, хотя до настоящего времени в инструкциях по
эксплуатации автомобилей этому вопросу уделяется недостаточно внимания, а
иногда еще встречаются рекомендации по плотной набизке узлов.
Необходимо учитывать, что каждому сочетанию нагрузки и
частоты вращения соответствует оптимальная загрузка смазки, обеспечивающая
минимальный коэффициент трения.
В закрытые подшипники смазка закладывается в количестве
20..,30% свободного пространства подшипников. Однако указанные выше
рекомендации по заполнению подшипников соблюдаются в лучшем случае при сборке
новых машин н узлов или при их ремонте, в процессе же эксплуатации подшипники
обычно заполняются полностью. Поэтому в корпусе узла целесообразно
предусматривать достаточно большие полости, в которых может переместиться
излишек смазки. В этом случае плотная набивка самого подшипника допустима,
так как избыток смазочного материала беспрепятственно удаляется с тел и
дорожек качения на начальном этапе работы. Это проявляется, в частности, в
слабом влиянии степени заполнения подшипника при наличии свободных полостей
на сопротивление вращению.
При дозаправке подшипниковых узлов через пресс- масленки
появляется опасность повреждения уплотнений, так как заправочные устройства
создают высокое давление смазки, обеспечивая удаление старой смазки,
продуктов износа и загрязнений, а также заполнение подшипника, однако в то же
время высокое давление, воздействуя на уплотнения, разрушает их. Так, срок
службы резиновых однокромочных манжет при такой заправке сокращается с 2—3
лет до 0,5—1 года. Для предотвращения разрушений уплотнений и для более
полного удаления продуктов старения, износа и загрязнений рекомендуется
предусматривать в подшипниковых узлах предохранительные устройства, например
контрольные отверстия, регулируЕощие количество поступающей смазки; в
корпусах подшипников — каналы и системы дренажа для удаления продуктов
старения и износа; внутренние стенки корпуса приспосабливать для более
надежной подпитки зоны трения подшипника свежей смазкой; предусматривать
сигнальные, разгрузочные или предохранительные устройства (замыкающие
контакты, клапаны и т. д.). Однако предлагаемые для этого конструктивные
решения либо сложны, дороги и нетехнологичны, либо неэффективны, либо
нарушают герметичность подшипникового узла.
Наиболее радикальным решением вопроса является применение
закрытых подшипников и герметизированных узлов с несменяемой смазкой, что
позволяет исключить операции по пополнению смазкой и введение в подшипник при
его сборке оптимального количества смазочного материала. Именно поэтому на
современных моделях автомобилей все большее распространение получают закрытые
подшипники и герметизированные узлы, включая такие традиционно дозаправляемые
узлы, как подшипники ступиц колес.
|