Tribotechnické listy

 

 

Mazivá pre prevodovky

Ozubené prevody prenášajú otáčavý pohyb jedného hriadeľa na druhý cez tvarový styk, a preto bez preklzávania. Pritom sa väčšinou menia otáčky n, krútiaci moment M a smer otáčania.

Prevodovky s čelným ozubením sú prevodovky s paralelne bežiacimi hriadeľmi. Rozlišujeme čelné prevodovky s priamym a so šikmým ozubením. Pri čelných prevodovkách s priamym ozubením sú súčasne v zábere len 1-2 zuby, ktoré prenášajú celú záťaž. Naproti tomu, pri čelných prevodovkách so šikmým ozubením je v zábere viac zubov, čo vedie ku vyššej zaťažiteľnosti a k tichému, pokojnému chodu, nevýhodou sú vyskytujúce sa axiálne sily, ktoré sa musia zachytiť v uloženiach.

V prevodovkách s kužeľovými kolesami sa osi hriadeľov pretínajú. Ozubené kolesá sú kužeľovito vytvarované.

Hypoidné prevodovky sú špeciálnym konštrukčným tvarom prevodovky s kužeľovými kolesami. Osi sú presadené a nepretínajú sa. Hypoidné prevodovky sa, kvôli svojej nepatrnej konštrukčnej veľkosti a dosiahnuteľne vysokému presadeniu, nachádzajú takmer výlučne v motorových vozidlách.

Pri závitovkových prevodovkách sa osi hriadeľov križujú v uhle 90 °. So závitovkovými prevodovkami sa môžu na malom priestore umiestniť relatívne veľké prevodové pomery. Závitovkové prevodovky vykazujú konštrukčne podmienený podiel klzného trenia v zábere zuba počas pohybu. Takto vznikajúce trecie teplo zvyšuje stratový výkon a znižuje stupeň celkovej účinnosti.

Pri skrutkovicových prevodovkách sa môžu osi krížiť v ľubovoľnom uhle. Pretože skrutkovicové prevodovky sú vhodné len pre nepatrné zaťaženia, používajú sa prevažne v malých prevodovkách.

Trecie prevodovky prenášajú obrátky cez silové trecie spojenie. Tieto môžu pozostávať napr. z dvoch trecích kolies, ktoré sú vzá-jomne pritláčané pružinou. Výstupné obrátky mnohých trecích prevodoviek sú bez-stupňovo prestaviteľné. Mazivá pre trecie pre-vodovky nesmú príliš zmenšovať trecie sily, nevyhnutné pre tento typ prevodoviek.

Mazivá pre prevodovky
Cieľom mazania prevodoviek je redukcia opotrebovania na bokoch zubov, zvýšenie stupňa účinnosti vďaka zmenšeniu trenia, ako aj odvod tepla, vznikajúceho trením. Mazanie prevodoviek je diskontinuálny proces, t. zn. pri každom zábere zubov sa musí medzi bokmi zubov vytvoriť nový mazací film. Geometrický tvar bokov zubov podmieňuje valivý a klzný pohyb, takže ozubené prevody často pracujú v oblasti zmiešaného trenia. Toto sa potvrdzuje druhmi možných poškodení prevodoviek a merateľnými stratovými výkonmi.
Prevodovky sa väčšinou mažú olejom alebo plastickým mazivom. Mazanie olejom sa často uprednostňuje kvôli lepšiemu odvodu tepla. Mazanie plastickými mazivami sa ohraničuje väčšinou na domce prevodoviek, ktoré sa nedajú utesniť, alebo sa dajú utesniť len pri vysokých konštrukčných nákladoch. Pre otvorené, pomalobežné ozubené prevody sa často používajú dobre priľnavé, rozpúš-ťadlami zriedené priľnavé mazivá. V špeciálnych prípadoch sa na mazanie prevodoviek používajú tiež klzné laky, obsahujúce pevné mazivá, alebo čisté pevné mazivá. Výhody a nevýhody jednotlivých typov mazív sú zjavné z nasledujúcej tabuľky.


Tab.: Výhody a nevýhody jednotlivých typov mazív pre prevodovky


TYPY MAZÍV

Mazacie oleje sú vhodné pre prevodovky, ktoré sú, vďaka tesneniam na hriadeli a domci, veľmi dobre tesné voči oleju. Vhodná viskozita oleja je väčšinou predpísaná výrobcom prevodovky. Výberu vhodnej viskozit y oleja sa budeme venovať v ďalšej časti tohto článku. Prinízka viskozita oleja môže viesť k pretrhnutiu mazacieho filmu a tým k opotrebovaniu. Privysoká viskozita oleja zvyšuje straty na výkone a prevádzkovú teplotu na základe „strát pri brodení".

Plastické mazivá sa používajú prevažne pre domce prevodoviek, ktoré nie sú tesné voči oleju. Používané prevodové plastické ma-zivá majú mäkkú, ľahko tekutú konzistenciu. Správnym výberom konzistencie sa predíde „zryhovateniu" ozubenia. Čím vyššie sú otáčky ozubení, tým tekutejšie musí byť plastické mazivo na prevody.

Priľnavé mazivá na ozubenia sa používajú prevažne pre otvorené pomalobežné prevody. Sú veľmi adhézne, aby mazivo neodstrekovalo ani pri relatívne vysokých odstredivých silách.

Pevné mazivá, ako grafit a sulfid molybdeničitý (MoS2) sa tiež používajú na mazanie prevodoviek. Na jednej strane sa môžu pridať k mazacím olejom a k plastickým mazivám, aby sa zaručili vlastnosti núdzového chodu a dodatočná ochrana proti opotrebovaniu, na druhej strane sa môžu použiť na mazanie prevodoviek ako suché mazivá vo forme klzných lakov.

Pri výbere vhodného maziva sa musí dbať na typ prevodovky, druh skrine, otáčky, zaťaženie, teplotu a spôsob nanášania maziva.

MAZANIE OLEJOM

Mazacie oleje CL podľa DIN 51502
Mnoho priemyselných prevodoviek (prevodovky s čelným ozubením, závitovkové prevodovky) sa maže mazacími olejmi CL podľa DIN 51502. Vo vysokorýchlostných prevodovkách, v ktorých zaťaženie zubov je nepatrné a relatívna rýchlosť plôch zubov je vysoká, čím automaticky vzniká hrubý hydrodynamický film, postačujú mazacie oleje CL. Nevyskytuje sa tu žiadny kontakt kov-kov, a preto ani žiadne opotrebovanie. Najdôležitejšou veličinou oleja je tu viskozita.

Mazacie oleje CLP podľa DIN 51502
Pomalobežné prevodovky sú často vyššie zaťažené a môžu bežať v oblasti zmesného trenia. Preto si vyžadujú vyššieviskózne prevo-dové oleje s vysokotlakovými (EP) prísadami a s prísadami na zmenšenie opotrebovania. Mazacie oleje tohoto typu sa podľa DIN 51502 označujú písmenami CLP.
(Agip Blasia - minerálny olej ISO VG 68 až ISO VG 680)
Závitovkové prevodovky vykazujú, konštrukčne podmienené, vyššie podiely klznej rýchlosti, ktoré zvyšujú stra-tový výkon. Zaťaže-nie zubov je veľmi veľké, takže tu sú vhodné oleje s vysokým podielom vysokotlakových (EP) alebo polárnych prísad. Aj pre vysoko-zaťažené prevodovky s čelným ozubením, ktoré pracujú v oblasti zmiešaného trenia a pre prevodovky ohrozené pittingami (trhlin-kami) možno odporúčať vysokoaditivované oleje.
Pridanie sulfidu molybdeničitého (MoS2) môže zmenšiť trenie a opotrebovanie na základe vyhladenia povrchovej drsnosti, zaručia sa vlastnosti núdzového chodu. Prevodové mazivá, obsahujúce sulfid molybdeničitý, sa odporúčajú predovšetkým pri veľmi vysokoza-ťažených prevodovkách.

Syntetické mazacie oleje
Boli vyvinuté pre špeciálne oblasti použitia a väčšinou sa používajú vtedy, keď minerálne oleje už nestačia vzhľadom na vyskytujúce sa zaťaženie. Napr. Môžu byť hospodárne použité pri veľmi vysokých alebo pri veľmi nízkych prevádzkových teplotách alebo pri silne kolísavých teplotách. Tu majú syntetické kvapaliny, na základe výrazne lepšej oxidačnej a termickej stability a nižšieho bodu tuhnutia, prevahu nad minerálnymi olejmi.
Syntetické prevodové oleje sú drahšie ako minerálne oleje. Preto má ich použitie zmysel len pri aplikáciách, pri ktorých ich použitie zabráni výpadkom strojov a poruchám alebo môže významne predĺžiť životnosť oleja v systéme. Napriek tomu by sa malo dlhodobé hospodárne využitie čo najpresnejšie odskúšať, pretože prevodový olej sa často musí čistiť od nečistôt a oderiek. Na výrobu prevo-dových olejov sa používajú rôzne syntetické základové kvapaliny.
Obzvlášť pri závitovkových prevodovkách s materiálovými pármi bronzové kolesá / oceľové závitovky (šneky) sa veľmi dobre osved-čili syntetické oleje na báze polyglykolov. Toto vyplýva z mimoriadne priaznivej hodnoty koeficientu trenia týchto kvapalín pri pá-roch oceľ / bronz. Polárne prísady zlepšujú ochranu proti opotrebovaniu a zmenšujú poškodenie bokov zubov.
Treba dať pozor na to, že syntetické prevodové oleje na polyglykolovej báze často nie sú miešateľné s inými syntetickými a minerál-nymi prevodovými olejmi, takže prevodovky sa musia pri výmene mazacieho oleja dôkladne prepláchnuť, aby sa nestratili výhody týchto syntetických olejov. Prehľad vzájomnej znášateľnosti rôznych syntetických základových olejov ukazuje nasledujúca tabuľka. Pre nátery sa odporúčajú laky, odolné voči oleju, vyrobené na báze epoxidových živíc. Pri iných náteroch, ako aj tesneniach by sa mala znášateľnosť vopred odskúšať.

Tab. : Znášanlivosť základových olejov, používaných na výrobu prevodových olejov
Výber správnej viskozity oleja
Pre olejom mazané páry ozubených kolies platí: čím vyššia je viskozita oleja, tým lepšia je ochrana proti opo-trebovaniu, čím menšia je viskozita oleja, tým menšia je energia, potrebná na pohyb oleja a tým aj stratový výkon a z toho vyplývajúca tvorba tepla v prevo-dovke. Z obidvoch týchto požiadaviek je jasné, že pre každý pár ozubených kolies existuje vhodná viskozita oleja, ktorá sa dá stano-viť rôznymi empirickým (zo skúseností vyplývajúcimi) metódami. Relatívne nákladným výpočtom viskozity oleja je Výber maziva podľa DIN 51509 (GfT-pracovný list 2.4.2). Stanovenie menovitej kinematickej viskozity pri 40°C sa urobí prostredníctvom tzv. silovo-rýchlostného faktora ks/v, pomeru Stribeckovho valivého tlaku ks a obvodovej rýchlosti v na rozostupovej kružnici. ks/v vychádza pre prevodovky s čelným ozubením podľa vzorca


pričom:
b šírka zubov v mm
d1 priemer rozostupovej kružnice v mm
Ft obvodová sila v N
u pomer ozubenia
v obvodová rýchlosť na rozostupovej kružnici v m/s
a pre závitovkové („šnekové") prevodovky platí podobne


, pričom:
M2 výstupný krútiaci moment v Nm
a vzdialenosť osí v m
nS obrátky závitovky („šneku") v obr./min.
S takto získanými silovo-rýchlostnými faktormi sa dá odporúčaná viskozita oleja odčítať z diagramov, nachádzajúcich sa v norme DIN. Nasledujúca tabuľka ozrejmuje niektoré smerodajné hodnoty.

Tabuľka: Smerodajné hodnoty pre výber viskozity v závislosti od ks/v

 

 

Ďalšou, výrazne jednoduchšou metódou výpočtu pre uzavreté domce prevodoviek, je výber maziva podľa Erichella. Tu vychádza odporúčaná menovitá viskozita v40 pri 40 °C zo vzorca:



pričom: v40 viskozita oleja v mm2/s (predtým cSt) pri 40°C
n obrátky najrýchlejšieho kolesa v obrátkach za minútu
d priemer najrýchlejšieho kolesa v mm

Výber spôsobu nanášania
Spôsob, akým sa mazivo najlepšie nanesie na boky zubov, závisí v prvom rade od obvodovej rýchlosti ozubených kolies.

Ponorné (brodivé) mazanie
Najjednoduchšie použitie je ponorné mazanie, pri ktorom sa do olejového kúpeľa ponorí minimálne jedno ozubené koleso. Koleso pri tom vezme olej so sebou a prepraví ho do záberu ozubených kolies. Ponorné mazanie je použiteľné pre obvodové rýchlosti do 15 m/s. Závitovkové prevodovky by sa mali vybavovať ponorným mazaním len do obvodovej rýchlosti 12 m/s, keď sa brodí závitov-ka („šnek"), keď sa brodí koleso do asi 8 m/s. Kolesá by sa mali ponárať asi do dvojnásobku výšky zuba. Pri vyšších obvodových rých-lostiach sa musia prevodovky vybaviť tlakovým obehovým systémom.

Tlakové obehové mazanie
Pri väčších prevodovkách s mnohými ozubenými kolesami a pri veľmi rýchlobežiacich prevodovkách sa používa tlakové obehové mazanie. Olej sa privádza čerpadlom priamo na mazané miesto. Odkvapkávajúci olej tečie naspäť do olejovej vane. Pri tomto spôso-be mazania sa môže olej filtrovať a chladiť, aby sa oddelili čiastočky nečistôt a oderky a aby sa odviedlo teplo.

Mazanie olejovou hmlou
Pri veľmi vysokých obrátkach možno odporúčať mazanie olejovou hmlou. Olej sa po pridaní tlakového vzduchu jemne rozpráši, premení sa na olejovú hmlu a vzniknutá zmes olej - vzduch sa nastrieka do záberu zubov.

Stanovenie intervalov výmeny oleja
Stanovenie intervalov výmeny oleja veľmi silne závisí od prevádzkových podmienok, obzvlášť od teploty v zbernej olejovej vani a od typu použitého mazacieho oleja. Napr. z použitia veľmi nízko aditivovaného prevodového oleja vyplývajú výrazne kratšie intervaly výmeny oleja, ako pri použití syntetického vysokoteplotného prevodového oleja. Intervaly výmeny sa líšia aj medzi kvalitným olejom triedy CLP a syntetickým prevodovým olejom. Môžu byť napr. takéto:

Tab.: Intervaly výmeny prevodových olejov

Mazanie plastickými mazivami
Analogicky k mazaciemu oleju, má aj plastické mazivo úlohu udržiavať trenie a opotrebovanie na nízkej úrovni tým, že sa zabráni kovovému kontaktu bokov zubov. Pretože však polotekuté prevodové plastické mazivá netečú tak dobre ako prevodové oleje, čím môže dôjsť k vzájomnému „ryhovaniu" ozubení kolies, predovšetkým pri vyšších obrátkach, má ich použitie zmysel len pri obvodo-vých rýchlostiach do 4 m/s. Pritom platí: čím vyššia je obvodová rýchlosť, resp. obrátky, tým mäkšie má byť plastické mazivo.

Plastické mazivá na báze mineráneho oleja
Polotekuté plastické mazivá na báze minerálneho oleja sú univerzálne použiteľné a postačujú pre mnohé aplikácie. Polotekuté plastické mazivá s MoS2 sa veľmi dobre hodia pre vysokými tlakmi zaťažené prevodovky a poskytujú vlastnosti núdzového chodu. MoS2 tvorí povrchové vrstvy s obsahom pevného maziva, ktoré v oblasti zmesného trenia bránia kovovému kontaktu medzi bokmi zubov a zlepšujú klzné vlastnosti. Polotekuté plastické mazivá s MoS2 sú vhodným mazivom pre prevodovky pri vysokých tlakoch, extrémnych teplotách a v oblastiach, kde sa nemôže vytvoriť uzatvorený hydrodynamický mazací film.

Mazanie priľnavými mazivami
Priľnavými mazivami (tiež sa používa výraz „zmesi na ozubenia") sa môžu účelne mazať otvorené, pomalobežné páry ozubení. Pre-tože tieto ozubené náhony sú často vysoko zaťažené, bežia takmer vždy v oblasti zmesného trenia. Priľnavé mazivá na ozubenia obsahujú vysoký podiel pevných mazív a povrchovoaktívnych účinných látok. Často obsahujú rozpúšťadlo, ktoré sa po nanesení odparí. Klzný film, ktorý po odparení rozpúšťadla zostane, je pevne ukotvený na povrchu, takmer suchý, čiastočne pevný na omak, odolný voči vode a veľmi odolný proti ohybu. Nepriťahuje nečistoty a prach. Priľnavé mazivá na ozubenia sa môžu účelne použiť pri obvodových rýchlostiach do 4 m/s. Ak sa prekročí obvodová rýchlosť 1 m/s, odporúča sa použiť automatické postrekovacie zariade-nie, zatiaľ čo pomalé náhony sa môžu mazať pravidelne ručne pomocou štetca alebo striekacej dózy. Pri automatickom striekacom zariadení sa má pri jednom striekacom impulze mazivom zásobiť celá plocha mazaného pastorku alebo ozubeného venca. Oblasťou použitia sú pohony ozubených vencov na guľových mlynoch (výroba cementu a vápna, ťažbá rúd), tyčových mlynoch, rotačno-gravitačných mlynoch, rotačných rúrových peciach, rúrových mlynoch (uhoľné mlyny v elektrárňach, ťažba rúd), ozubnicových železniciach, lodných zdvíhadlách, stavidlách, plavebných komorách a na podobných zariadeniach.

Mazanie pevnými látkami
V špeciálnych prípadoch sa môžu ozubené kolesá, predovšetkým aj reťazové kolesá, mazať suchými mazivami.
Problematika mazania priemyselných prevodov je veľmi rozsiahla. Snáď vám tento článok pomohol aspoň trochu sa v nej zoriento-vať.
Ing. Peter Dálik

 

Späť

Komentáre k článku | Pridať komentár

Jakub Polcic (06.06.2014)

Dobry chcel by som sa spytat co by bolo dobre do snekovej prevodovky je to navijak extremna zataz a strasne sa hreje moze mat aj okolo 200 stupnov tazko odhadnut je tam bronz a ocelovy snek

milan klimovič (07.10.2013)

prosim o radu, čim namastiť kolieska z umelej hmoty v mixere na šľahačku.

Peter Dálik (03.03.2012)

Dobrý deň, pán Jakubčík,
keďže ste o vašej prevodovke neuviedli žiadne údaje, je ťažké vám poradiť. V mojom článku nájdete vzorec a tabuľku, ktoré vám umožnia určiť optimálnu viskozitu oleja pre vašu prevodovku. Čo sa týka nízkych teplôt, väčšinou to nie je problém ani pre minerálne oleje, hoci syntetické oleje sú pre extrémne teploty určite vhodnejšie. Vhodnú viskozitu oleja viem, na základe analogických prevodoviek, len odhadnúť. Odporúčam vám napr. olej Agip Blasia SX 220, čo je syntetický prevodový olej na báze polyalfaolefínov, alebo Agip Blasia S 220 (syntetický prevodový olej na polyglykolovej báze. Oba tieto oleje majú bod tuhnutia -33°C a dostatočne vysoký viskozitný index, takže aj pri -20°C bude ich viskozita ešte prijateľná. Samozrejme, toto všetko platí za predpokladu, že prevodovka je zapúzdrená a tesná voči úniku oleja. Oleju Agip Blasia S 220 by som dal u šnekovej prevodovky prednosť, treba však počítať s jeho väčšou agresivitou voči tesniacim materiálom (treba vybrať tesniaci materiál, odolný voči polyglykolom), v porovnaní s polyalfaolefínmi.

Juraj Jakubčík (02.03.2012)

Prosím o radu čím mazať šnek na pohone elektrickej brány aby to znieslo aj -20°C. Ďakujem a prajem pekný deň.

 

Pridať komentár

* :
* :
* :
6 + 4 =
Odoslanie formulára

TriboTechnika 4/2019

TriboTechnika_4_2019 by TechPark Vydavatelstvo on Scribd