Рис. 1. Уменьшение нагрузки стропов в зависимости от угла зачаливания

Различают следующие виды трения:
а) трение скольжения, при котором одни и те же точки одного тела в разные мгновения соприкасаются с разными точками другого тела, смещаясь относительно друг друга;
б) трение качения, при котором перемещение одного тела по поверхности другого происходит путем перекатывания без смещения соприкасающихся точек относительно друг друга;
в) смешанное трение, при котором трение качения сопровождается скольжением.

В технике чаще всего приходится сталкиваться с трением скольжения и трением качения. Трение скольжения в зависимости от среды, в которой оно происходит, разделяется на следующие типы:
а) сухое трение, когда трущиеся поверхности не смазаны;
б) жидкостное трение, когда перемещающиеся относительно друг друга поверхности разделены сплошным слоем вязкой жидкости во все время движения; здесь происходит трение между частицами жидкости;
в) полужидкостное трение, при котором отдельные части трущихся поверхностей соприкасаются, а преобладающая их часть разделена слоем смазки.

Численное значение коэффициента трения колеблется в широких пределах и зависит главным образом от материала трущихся частей, состояния и чистоты трущихся поверхностей, относительной скорости скольжения и других причин.

Точная зависимость коэффициента трения от перечисленных выше факторов не установлена, поэтому величина коэффициента трения определяется опытным путем.

Для уменьшения трения между трущимися поверхностями применяют смазку, тогда вместо трения твердых тел происходит трение между частицами жидкости.

Коэффициент жидкостного трения в 10—100 раз меньше коэффициента сухого трения. При смазке трущихся частей уменьшается их износ и расход энергии на преодоление трения.

Для смазки подшипников и редукторов мостовых кранов применяются жидкие и густые (консистентные) смазочные материалы.

Жидкие смазочные материалы позволяют осуществить непрерывную циркуляцию смазки между трущимися частями, что сокращает расход смазки.

Густые смазочные материалы применяются для смазки подшипников качения при любых скоростях вращения и для смазки подшипников скольжения при малых скоростях вращения и в тех случаях, когда подвод жидкой смазки к узлу трения затруднен.

Жидкие смазки представляют собой различные минеральные масла, получающиеся при переработке нефти. Основными показателями качества смазочных масел являются: вязкость, температура вспышки, температура застывания, зольность, кислотное число, содержание водорастворимых кислот и щелочей, механических примесей и влаги.

Вязкостью или внутренним трением называется свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению ее частиц относительно друг друга.

Различают вязкость динамическую, кинематическую и условную.

Условная вязкость выражается в градусах ВУ. Если время истечения масла, нагретого до температуры 50 °С, больше времени истечения воды, имеющей температуру 20 °С в 2,5 раза, то говорят, что данный сорт масла имеет условную вязкость ВУ60 = 2,5.

По таблицам условной вязкости можно определить динамическую и кинематическую вязкость. Вязкость масла при повышении температуры уменьшается.

Температурой вспышки называется температура, при которой пары масла, нагреваемого в определенных условиях, образуют с окружающим воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени. После вспышки горения масла не происходит — вспыхнули и сгорели только выделившиеся из масла газообразные продукты.

Температурой застывания называется температура, при которой испытуемое масло, помещенное в пробирку стандартных размеров, настолько загустеет при охлаждении, что после наклонения пробирки под углом 45° верхний уровень масла остается неподвижным в течение одной минуты. Этот показатель важен для масел, работающих при низких температурах.

Зольностью называется количество золы, образовавшееся после выпаривания, сжигания и прокаливания пробы масла и исчисляется в процентах от первоначального веса масла.

При изготовлении минеральные масла очищаются серной кислотой, которую затем нейтрализуют щелочью. При нейтрализации образуются соли кислот, которые удаляются промывочной водой. При недостаточной промывке часть солей останется в масле и повысит его зольность. Чем меньше зольность, тем выше качество масла.

Водорастворимые кислоты и щелочи, присутствующие в масле, вызывают коррозию металлов, с которыми соприкасается масло, поэтому присутствие их в масле недопустимо.

Механическими примесями называются вещества, которые находятся в масле в виде осадка или во взвешенном состоянии и задерживаются фильтром. Механические примеси вызывают повышенный износ трущихся поверхностей, а в некоторых случаях могут привести к крупным поломкам механизма. Влага в масле способствует коррозии, ухудшает смазывающие свойства масла, при взаимодействии органических кислот с металлами способствует образованию мыл, которые могут забить маслопровод. Содержание воды в большинстве смазочных масел недопустимо.

Все смазочные масла, выпускаемые нашей промышленностью, делятся на несколько групп по признакам целевого назначения: масла индустриальные, автомобильные и тракторные, дизельные, трансмиссионные, осевые, компрессорные и др.

Но не всегда применение масел ограничивается только областью их прямого назначения. Например, автомобильные и тракторные масла часто употребляют для смазки зубчатых передач редукторов.

Консистентные смазки применяются для подшипников качения и для открытых зубчатых передач. Консистентные смазки изготовляются из жидких масел введением в них мыла или твердых нефтепродуктов — парафина, церезина и т.п.

В зависимости от загустителя консистентные смазки подразделяются на кальциевые, натриевые, кальциево-натрие-вые, алюминиевые и др.

Кальциевые смазки менее теплостойки, чем натриевые, поэтому в условиях повышенной температуры лучше применять смазку на натриевой основе.

Кальциевые смазки — влагостойкие, натриевые — невлагостойкие, они образуют при смешении с водой эмульсию.

Консистентные смазки делятся на две группы:
а) смазки универсальные;
б) смазки специальные.

Констистентные смазки обозначаются начальными буквами слов, указывающих область применения и свойства смазок, например:
У — универсальная, И — индустриальная, Н — низкоплавкая, С — среднеплавкая, Т — тугоплавкая, В — водостойкая, М — морозостойкая, 3 — защитная, К — канатная и т. д.

Основными характеристиками консистентных смазок являются: температура каплепадения и пенетрация.

Температура каплепадения является условной характеристикой теплостойкости консистентных смазок. Она определяет температуру, при которой происходит падение первой капли смазки, помещенной в прибор и нагреваемой в строго определенных условиях. Температура каплепадения смазки должна быть на 10—20° выше рабочей температуры узла трения.

Пенетрация характеризует степень плотности смазки, ее консистентность. Пенетрация представляет собой глубину погружения стандартного конуса в испытуемую смазку за 5 сек, выраженную в сотых долях сантиметра. Чем глубже погрузился конус в смазку, тем выше число пенетрации и тем меньше плотность смазки. Этот показатель особенно важен при нагнетании смазки в узлы трения под давлением. В этих случаях число пенетрации должно быть не менее 300 для летних условий и 330 для зимних.

Консистентные смазки по сравнению с жидкими обладают значительно меньшей способностью вытекать из корпусов подшипников, более продолжительный срок не требуют пополнения, поэтому могут быть использованы в труд-недоступных местах. С изменением температуры их вязкость изменяется в меньшей степени, они лучше изолируют подшипник от внешней среды, не пропуская вредных газов через небольшие неплотности.

Однако у консистентных смазок есть некоторые отрицательные свойства: большая вязкость препятствует их применению при низких температурах, состав смазки часто бывает неоднороден, для смены смазки надо разбирать узел трения полностью.

Подшипники

Подшипники по конструкции делятся на подшипники скольжения и подшипники качения.

В подшипниках скольжения вал вращается в специальном вкладыше, изготовленном из такого материала, трение скольжения которого со стальным валом будет наименьшим.

При смазке трение еще будет снижено во много раз. Подшипник должен изнашиваться быстрее, чем вал; изношенный вал трудно ремонтировать, значительно проще сделать новый вкладыш подшипника. Материалы, применяемые для изготовления вкладышей подшипников скольжения, носят общее название антифрикционных.

Антифрикционные материалы должны хорошо прирабатываться к сопряженной детали. К таким материалам, широко применяющимся на практике, относятся антифрикционные сплавы на оловянной и свинцовой основе, носящие общее название баббитов.

В СССР выпускают баббиты семи марок: Б83, Б16, БН, БТ, Б6, Б К и БС. Баббиты марок Б83, Б16 и Б6 содержат олова 83, 16 или 6% соответственно: баббиты БН и БТ — 9—11%, БК и БС — безоловянные баббиты, на основе свинца. В качестве антифрикционных сплавов на медной основе для изготовления вкладышей подшипников колес моста и тележки крана иногда применяют различные сорта бронзы.

По конструкции корпуса подшипники скольжения разделяются на глухие и разъемные. Глухие подшипники применяются в периодически работающих механизмах при малых нагрузках и малых скоростях скольжения. Недостатками таких подшипников являются неудобство сборки и разборки, невозможность уменьшения зазора между валом и вкладышем при износе вкладыша.

В подшипнике с разъемным корпусом применяются вкладыши, состоящие из двух частей. Разъем вкладыша выполняется по оси, перпендикулярной направлению действия нагрузки. Для регулирования величины зазора в месте разъема вкладышей вставляются тонкие прокладки, а при износе вкладышей эти прокладки поочередно вынимаются.

Рис. 2. Разъемный подшипник скольжения:
1 — корпус; 2 — крышка; 3 — половинки вкладыша; 4 — смазочные канавки

Подшипники качения обладают значительными преимуществами по сравнению с подшипниками скольжения: уменьшается расход цветных металлов, уменьшается трение в опорах, сокращается расход энергии, расход смазки, увеличивается срок службы подшипников.

Рис. 3. Подшипники качения

Подшипники качения делятся на шариковые и роликовые, а в зависимости от нагрузок, на которые рассчитаны подшипники, они разделяются на три типа:
1) радиальные подшипники, предназначенные для восприятия радиальных усилий;
2) упорные подшипники, предназначенные для восприятия осевых усилий;
3) радиально-упорные подшипники, предназначенные для восприятия нагрузок, одновременно действующих перпендикулярно к оси вала и вдоль нее.

Радиальный и радиально-упорный подшипники качения обычной конструкции состоят из наружного кольца, внутреннего кольца, сепаратора и тел качения (шарики или ролики). На наружной поверхности внутреннего кольца и на внутренней поверхности наружного кольца имеются очень точно обработанные дорожки качения, по которым катятся также точно обработанные тела качения.

Сепаратор служит для удержания тел качения на равном расстоянии друг от друга.

Внутреннее кольцо подшипника закрепляется на валу, наружное — укрепляется в корпусе.

Подшипники изготовляются в широком ассортименте и для отличия одного типоразмера от другого каждый тип подшипника имеет свое условное обозначение, состоящее из цифр и букв. Цифрами обозначаются: внутренний диаметр подшипника или закрепительной втулки, его тип и серия, буквами — класс точности и конструктивные особенности подшипника.

Цифры в условном обозначении подшипника считают справа налево. При диаметре отверстия от 20 до 495 мм первые две цифры в обозначении дают число, получившееся от деления величины диаметра на 5.

Если диаметр отверстия подшипника равен 50 мм, то последние две цифры будут: 10, если диаметр равен 30 мм, то цифры будут 06 и т. д.

Подшипники с внутренним диаметром 10—20 мм имеют обозначения (также двё цифры справа): для 10 мм — 00; 12 мм — 01; 15 мм — 02; 17 мм — 03.

Третья цифра обозначает серию подшипника по диаметру, четвертая цифра — тип подшипника, пятая и шестая — конструктивные особенности, седьмая — серию подшипника по ширине.

Подшипник № 306 имеет внутренний диаметр: 06 X 5 = = 30 мм цифра 3 указыват, что он относится к средней серии радиальных шариковых — они обозначаются тремя цифрами.

Радиальные шариковые сферические подшипники имеют четвертую цифру 1, радиальные роликовые с короткими цилиндрическими роликами — 2, радиальные роликовые сферические — 3, радиальные роликовые с длинными цилиндрическими роликами — 4, радиальные с витыми роликами — 5, радиально-упорные шариковые — 6, радиально-упорные с коническими роликами — 7, упорные шариковые — 8 и упорные роликовые — 9.

В современных мостовых кранах подшипники качения применяются широко — все колеса моста и тележки, электродвигатели, трансмиссионные валы, оси и валы канатных барабанов, блоки и крюки, валы редукторов устанавливаются на шарнко- и роликоподшипниках.

Смазка узлов крана

Смазка узлов трения па кране может быть индивидуальной, когда смазочный материал из одного смазочного прибора подается к одной смазываемой точке, и централизованной, когда смазочный материал из одного смазочного прибора подается одновременно к нескольким смазываемым точкам.

По принципу работы системы смазки разделяются на следующие:
1) проточные, когда смазочный материал подается к местам смазки периодически, протекает по поверхностям трения, вытесняется из узла трения и обратно не поступает;
2) циркуляционные, когда масло, залитое в бак, непрерывно подается в места смазки, смазывает их, возвращается в бак, фильтруется и снова подается в место смазки в течение всего времени работы машины.

Корпуса подшипников и редукторы снабжаются пресс-масленками, заправляемыми при помощи специальных шприцев консистентной смазкой. Этот способ наиболее простой, так как не требует специальных устройств, но и очень неудобный — число мест смазки в мостовом кране может достигать нескольких десятков и все они расположены в разных местах, на значительном расстоянии. В настоящее время часто на кранах применяют установки для централизованной смазки, позволяющие обслуживать одновременно десятки смазочных мест, чем облегчается уход за краном, экономятся смазочные материалы, улучшается контроль за смазкой.

Установки централизованной смазки могут быть ручными и автоматическими с приводом от электродвигателя.

В крановых механизмах консистентная смазка к смазываемым точкам подается через большие промежутки времени и поэтому там применяют ручные установки, более легкие и простые, чем автоматические.

Рис. 4. Ручная станция густой смазки

Отечественная промышленность выпускает установки для ручной централизованной смазки типа СРГ (станция ручной густой смазки), состоящей из двух основных узлов: резервуара для запаса смазки и нагнетательного ручного насоса.

В резервуаре расположен поршень, шток которого 2 имеет выход наружу под крышку. Поршень своим весом постоянно давит на находящуюся под ним смазку. Резервуар заполняется через заправочный штуцер с помощью насоса. При этом смазка проходит через фильтр в резервуар под поршень, который будет подниматься по мере наполнения резервуара. Наполнение прекращается при появлении на штоке поршня, выходящем через отверстие в крышке резервуара, риски с буковкой П, что означает «полно». Насос присоединяется к станции только при заполнении резервуара станции смазкой.

При качании рычага плунжер проталкивает смазку через обратный клапан в мазепровод. Из мазепровода смазка поступает в автоматические питатели, а из них в смазываемые точки.

Рычаг качают до тех пор, пока не сработают все автоматические питатели, что будет заметно по манометру, отмечающему давление, при котором сработают все автоматические питатели. После этого рычаг ставится в исходное положение, а мазепровод, находящийся под давлением, разгружается переводом золотника в другое крайнее положение.

На этом заканчивается первый цикл работ. Следующая порция смазки к узлам трения подается через мазепровод нагнетание производится в той же последовательности.