Podnoszenie oleju w wirującym cylindrze w aspekcie smarowania górnych łożysk

Abstract

Failure-free operation of mechanisms with shafts situated in varians positions, in this number reducing gears, motoreducers and compressors depends on the method of bearings lubrication and cooling. Solution of that problem is of high importance for proper operation of reducing gears. The problem is significantly more complex for gears with vertical position of shafts. The simple bath lubrication is poorly efficient. Known technological solutions are based on special pumps to force the oil circulaton or external lubrication systems are used for this aim. One of methods to solve this problem is the rotorless pump embedded into the shaft. This design has been developed in the Department of Machine Design and Terotechnology in the AGH University Science and Technology. The behaviour of oil been observed in the rotating cylinder and it was stated that centrifugal forces cause convection of oil particles along the internal surface of the cylinder. The new lubrication system has to provoke continuous flow of oil the gear is filled, up to the upper bearings then to the area of teeth cooperation. The model of oil convection in the cylindrical chamber made in the shaft has been developed to describe the oil convection height in the new self-lubricating system. Mathematical relations have been formulated for determination the basic dimensions and parameters of the new system. The model and bench tests of this system are presented with application of mineral oils VG46 used in lubrication of the light, medium and heavy loaded toothed gears. The results of tests confirm that the new self-lubrication oil system efficiently lubricates the upper bearings of toothed gear with vertical shafts. Oil transported in this way may be also used for the gear mesh lubrication.

Szczególne znaczenie dla właściwej pracy takich urządzeń, jak reduktory i motoreduktory z różnie usytuowanymi wałami ma zastosowany sposób smarowania i chłodzenia łożysk wałów. Jego rozwiązanie ma szczególne znaczenie dla właściwej pracy przekładni zębatych. Zagadnienie istotnie komplikuje się przy przekładniach pracujących z pionowym usytuowaniem osi wałów. Proste smarowanie zanurzeniowe jest mało skuteczne. W znanych rozwiązaniach technicznych stosuje się specjalne pompy wymuszające obieg oleju lub dostarczanie go z zewnętrznych układów smarowniczych. Rozwiązaniem uzupełniającym jest zastosowanie łożysk zamkniętych. Jednym ze sposobów rozwiązania problemu jest wbudowana w wał pompa bezwirnikowa. Rozwiązanie powstało w Zakładzie Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn Akademii Górniczo-Hutniczej w wyniku obserwacji zachowywania się oleju w wirującym cylindrze. Wskutek występowania sił odśrodkowych następuje podnoszenie cząsteczek oleju po jego wewnętrznej powierzchni. Zadaniem nowego układu smarowniczego jest wywołanie ciągłego przepływu oleju, którym napełniona jest przekładnia, do górnych łożysk, a następnie do strefy współpracy wieńców zębatych. W celu opisu wysokości podnoszenia oleju w nowym układzie do samoczynnego smarowania opracowano model unoszenia oleju w cylindrycznej komorze wydrążonej w wale. Sformułowano zależności matematyczne do określenia podstawowych wymiarów i parametrów nowego układu. Przedstawiono wykonane badania modelowe i aplikacyjne tego układu z użyciem olejów mineralnych o klasie lepkości VG46 stosowanych do smarowania lekko, średnio i mocno obciążonych przekładni zębatych. Zaprezentowane wyniki badań aplikacyjnych, w pełni uzasadniają twierdzenie, że przedstawiony w artykule nowy układ do samoczynnego smarowania olejem, skutecznie smaruje górne łożyska w przekładni zębatej z pionowo usytuowanymi wałami. Transportowany olej może być również wykorzystany do smarowania zazębień.