Винтовая передача

Здравствуйте, друзья!

Давно собирался написать статью о таком распространенном узле трения, как винтовая передача и смазочных материалах для неё.

В чём особенность этого узла трения? Главный фактор, определяющий особенности работы винтовой пары, это граничный режим трения. Граничное трение создает условия для возникновения задира. Задир в паре винт-гайка приводит к износу этих деталей и увеличению осевого и радиального зазора в ней. Учитывая важность кинематической точности винтовой передачи, которая используется, как правило, в механизмах перемещения рабочих органов станков, защита от износа и задира выступает важнейшим требованием к смазочному материалу.

Винтовые пары станочного оборудования смазываются различными способами. «Великовозрастные» универсальные токарно-винторезные станки с незапамятных времён, как правило, смазываются индустриальными маслами, которые служат универсальным смазочным материалом «на все случаи жизни». Современные станки и обрабатывающие центры, оборудованные автоматическими централизованными системами (АЦСС), смазываются специальными маслами и смазками. В частности, винтовые передачи смазываются либо специализированными маслами с антискачковым эффектом, либо пластичными смазками с усиленными противозадирными свойствами.

Для повышения точности и износостойкости винтовых передач производитель современного оборудования широко применяет шарико-винтовые передачи (ШВП), в которых трение скольжения заменено на трение качения. На рисунке 2 показана шарико-винтовая передача фрезерного станка с ЧПУ.

Обсудим теперь, чем же смазывать винтовые и шарико-винтовые передачи. Кстати, смазки для них требуются принципиально различные. Обусловлено это вышеупомянутыми режимами трения. Винтовая передача, построенная на паре винт-гайка, работает с трением скольжения. Шарико-винтовая передача работает с трением качения. Как мы знаем, это совершенно разные виды трения. Соответственно, смазочные материалы требуются различные.

Заметим, что пара винт-гайка по характеру трения близка к подшипнику скольжения. В то время как шарико-винтовая передача напоминает шариковый подшипник качения. Значит, принцип подбора смазки винтовых передач аналогичен подбору смазок для подшипников.

Итак, для шарико-винтовых передач требуются «чистые» смазки без твёрдых смазочных добавок в виде графита, дисульфида молибдена и т.п. Оптимальная вязкость базового масла с учётом скоростей и механических нагрузок в ШВП - 220 сСт при 40⁰С. Обязательно наличие противоизносных и противозадирных присадок, которые обеспечивают стойкость против износа ШВП. В характеристике смазок, легированных противозадирными присадками, это указывается в виде аббревиатуры ЕР (Extreme Pressure).

Рассмотрим на примере продукции российской компании АРГО смазки для ШВП. Для данного применения оптимально подходит смазка Elit HD EP2 на литиевом загустителе и минеральном базовом масле 220 сСт. Вот её характеристики:

Наряду с ШВП по-прежнему встречаются винтовые передачи на основе пары винт-гайка. Трение скольжения в таких парах определяет использование в смазках модификаторов трения, предотвращающих задир при высоких нагрузках и низких скоростях. В качестве смазочного материала обычно используются смазки с твёрдыми смазочными добавками в виде графита или дисульфида молибдена. Эти смазки легко отличить по цвету, который варьирует от тёмно-серого до черного. Смазки на основе графита стоят более дёшево, но менее эффективны. Смазки с добавлением дисульфида молибдена хотя и дороже, но их трибологические свойства значительно выше графитных смазок.

В качестве примера рассмотрим смазку с добавкой дисульфида молибдена ARGO Elit M EP2. Вот её характеристики:

Однако «железно» привязываться к конкретным смазкам тоже не следует. Ведь главное, знать какими свойствами смазочный материал должен обладать. Зная требования производителя оборудования, подобрать смазочный материал будет не сложно. Но как производитель оборудования формулирует свои эксплуатационные требования? Всё очень просто: уважающий себя производитель требования к смазкам выражает в виде буквенно-цифрового кода по классификации DIN 51502 или ISO 12924.

Рассмотрим примеры кодификации смазок. Вот пример наиболее распространённого типа смазки для винтовых передач по DIN 51502:

KP2K-30

Расшифруем его:

            К          – смазка для подшипников качения и скольжения,

            Р         – смазка содержит противоизносные и противозадирные присадки,

            2          – класс консистенции по NLGI, который характеризует смазку как мягкую,

            К          – максимальная рабочая температура до +120⁰С,

            -30       – минимальная температура использования минус 30⁰С.

Из расшифровки типа смазки видно, что это «чистая» смазка без добавок, которая предназначена для смазывания всех шарико-винтовых, а также высокоскоростных гаечно-винтовых передач. Кстати, приведенная выше смазка ARGO Elit HD EP2 соответствует этому типу.

А вот пример типа смазки для тихоходных передач винт-гайка:

KPF2K-30

            К          – смазка для подшипников качения и скольжения,

            Р         – смазка содержит противоизносные и противозадирные присадки,

            F          – в составе смазки содержатся твёрдые смазочные добавки,

            2          – класс консистенции по NLGI, который характеризует смазку как мягкую,

            К          – максимальная рабочая температура до +120⁰С,

            -30       – минимальная температура использования минус 30⁰С.

Этому типу как раз соответствует смазка ARGO Elit M EP2.

Смазки из статьи:

До новых встреч на страницах блога!