Perché la lubrificazione degli ingranaggi a vite senza fine è diversa da quella di tutti gli altri tipi di ingranaggi.
Un ingranaggio a vite senza fine presenta una sfida di lubrificazione unica: la velocità di scorrimento al contatto di ingranamento è prevalentemente lungo la superficie del dente piuttosto che per rotolamento. In una coppia di ingranaggi elicoidali, il contatto è principalmente di rotolamento. In un ingranaggio a vite senza fine, la filettatura della vite scorre lungo la superficie del dente della ruota per tutta la larghezza della superficie ad ogni giro: la stessa geometria di contatto di una vite senza fine che scorre in un dado.
La conseguenza per la scelta del lubrificante è la seguente: gli additivi per pressioni estreme (EP) formulati per i carichi di compressione dei contatti di rotolamento – composti di zolfo, fosforo e cloro – reagiscono con il rame e lo stagno presenti nelle ruote dentate a vite senza fine in bronzo e ottone, formando composti di solfuro o cloruro metallico che attaccano il fianco del dente dall'interno. Un olio perfettamente adatto al treno di ingranaggi elicoidali della stessa macchina, nel giro di poche settimane, distruggerà la ruota in bronzo della vite senza fine adiacente.

Contaminazione da additivi EP: il fallimento silenzioso: Quando si utilizza olio con additivi EP con una ruota elicoidale in bronzo, l'attacco del solfuro di rame produce una colorazione verde scuro-nera dell'olio e della superficie del dente della ruota. Se è stato utilizzato olio EP per un certo periodo, scaricarlo immediatamente, risciacquare con olio pulito non EP e ispezionare i fianchi dei denti della ruota. Il danno già causato è irreversibile: il gruppo ingranaggi potrebbe essere ancora utilizzabile, ma la sua durata è ridotta rispetto al primo utilizzo di olio EP.
Selezione della viscosità — La tabella di riferimento centrale
Dopo aver escluso i lubrificanti con additivi EP, il grado di viscosità è il parametro di selezione più importante. La viscosità richiesta dipende da: velocità di rotazione dell'albero a vite senza fine (che determina la velocità di scorrimento e il regime di lubrificazione), temperatura di esercizio dell'alloggiamento dell'ingranaggio in condizioni di equilibrio e dimensione del modulo (che determina lo spessore del film d'olio necessario).
Nota: Utilizzare la temperatura di equilibrio dell'alloggiamento durante il normale funzionamento, non la temperatura ambiente. La temperatura dell'alloggiamento è in genere di 20-35 °C superiore alla temperatura ambiente per i riduttori a vite senza fine in ambiente chiuso a funzionamento continuo. Un'applicazione in un ambiente industriale a 30 °C funziona a una temperatura dell'alloggiamento di circa 55-65 °C. Se non si conosce la temperatura dell'alloggiamento, misurarla con un termometro di superficie dopo 2 ore di funzionamento nominale.
| Temperatura dell'abitazione | Velocità della vite senza fine (RPM) | Modulo < M4 | Modulo M4–M8 | Modulo M8+ | Tipo di olio |
|---|---|---|---|---|---|
| Sotto i -10 °C | Qualunque | PAO ISO VG 100 | PAO ISO VG 150 | PAO ISO VG 220 | Solo PAO sintetico: l'olio minerale è troppo viscoso a basse temperature. |
| da -10 °C a +20 °C | < 750 giri/minuto | Minimo VG 320 o PAO 220 | PAO ISO VG 220 | PAO ISO VG 320 | PAO è preferibile per la stabilità in un ampio intervallo di temperature. |
| da +20°C a +45°C | 750–1500 giri/minuto | Olio minerale o PAO VG 220 | Olio minerale o PAO VG 320 | Minerale o PAO VG 460 | Minerale accettabile; PAO migliora l'efficienza 3–7% |
| da +20°C a +45°C | > 1500 giri/minuto | Olio minerale o PAO VG 150 | Olio minerale o PAO VG 220 | Olio minerale o PAO VG 320 | Maggiore velocità → minore viscosità necessaria per lo sviluppo della pellicola |
| da +45°C a +65°C | Qualunque | Minimo VG 320 o PAO 220 | Olio minerale VG 460 o PAO 320 | Olio minerale VG 680 o PAO 460 | Le alte temperature richiedono una maggiore viscosità per mantenere lo spessore del film. |
| da +65°C a +80°C | Qualunque | PAO VG 220 consigliato | PAO VG 320 minimo | PAOVG460 | L'olio minerale a questa temperatura ha una pellicola sottile: si preferisce nettamente il PAO. |
| Oltre +80°C | Qualunque | PAO VG 320 — analisi del design termico | PAO VG 460 — potrebbe essere necessario il raffreddamento forzato | PAO VG 680 — si raccomanda una riprogettazione termica | Temperature superiori a 80 °C per periodi prolungati: zona di rischio di lubrificazione indipendentemente dal tipo di olio. |
Confronto tra i tipi di lubrificanti: minerali, PAO e semisintetici.
Specifiche per lubrificanti per ambienti speciali
| Ambiente | Tipo di lubrificante richiesto | Grado di viscosità | Requisito chiave | Cosa evitare |
|---|---|---|---|---|
| Trasformazione alimentare — Zona 1/2 | PAO certificato NSF H1 | VG 220–320 | Approvazione NSF H1 per contatto accidentale con gli alimenti; senza additivi EP; compatibile con il bronzo | NSF H2 (solo per usi non alimentari); qualsiasi olio con additivi EP |
| Marina / offshore | PAO sintetico di grado marino | VG 220–460 per temperatura. | VI >150 per cicli termici; separabilità dell'acqua; proprietà antiruggine | Olio minerale con scarsa separazione dell'acqua; qualsiasi additivo EP |
| Cella frigorifera (da -18 °C a -5 °C) | PAO sintetico, basso punto di scorrimento | VG 100–150 | Punto di scorrimento inferiore a -40 °C; viscosità adeguata alla temperatura di esercizio per la formazione del film. | Olio minerale ISO VG 460 (gelifica a basse temperature, causando sovraccarico) |
| Alta temperatura (>80 °C dell'alloggiamento) | PAO ad alta temperatura o a base di estere | VG 320–680 | Punto di infiammabilità elevato (>250 °C); stabilità all'ossidazione; bassa perdita per evaporazione | Olio minerale standard (si ossida rapidamente al di sopra dei 70 °C) |
| Farmaceutico/medico | NSF H1 PAO con riferimento ISO 10993-1. | VG 150–320 | Documentazione di biocompatibilità; assenza di antiossidanti fenolici; lotto tracciabile | Qualsiasi olio privo di documentazione di conformità FDA/NSF |
| Ruota in plastica (PA66/POM) | PAO leggero o grasso secco | VG 68–150 | Chimicamente compatibile con la poliammide; bassa viscosità per ridurre l'attrito viscoso | Olio minerale pesante; additivi EP che attaccano gli additivi plastici |
Il protocollo di rodaggio: il passaggio che la maggior parte degli ingegneri salta
Il periodo di rodaggio corrisponde alle prime 50-150 ore di funzionamento successive all'installazione di un nuovo set di ingranaggi a vite senza fine o alla sostituzione di uno esistente. Durante questo periodo, le superfici, inizialmente leggermente ruvide a causa della lavorazione, si adattano l'una all'altra attraverso una deformazione controllata delle micro-asperità. Se gestito in modo errato, ad esempio omettendo il cambio dell'olio durante il rodaggio o caricando immediatamente la trasmissione alla coppia massima, i residui di rodaggio circolano come particelle abrasive e innescano un ciclo di usura accelerata.
Prima del primo inizio
Utilizzare lo stesso tipo e la stessa gradazione di olio specificati per il normale funzionamento; non utilizzare un olio di lavaggio o un olio più leggero per il rodaggio. Il processo di rodaggio richiede le stesse condizioni di lubrificazione del normale funzionamento. Riempire fino al livello indicato (in genere fino al centro del cuscinetto più basso quando l'azionamento è fermo).
Ore 0–2
Per le prime 2 ore, far funzionare il macchinario alla velocità nominale ma con carico ridotto. Monitorare la temperatura dell'alloggiamento ogni 20 minuti. Se la temperatura supera gli 80 °C entro i primi 30 minuti, arrestare il macchinario ed effettuare un'indagine: il sistema di lubrificazione o di raffreddamento potrebbe essere inadeguato.
Ore 2–10
Dopo 2 ore a 25–30%, aumentare la coppia nominale a 50% per le successive 8 ore. La temperatura dovrebbe stabilizzarsi entro 30 minuti a questo livello di carico. Se la temperatura continua ad aumentare dopo 30 minuti a un carico di 50%, ridurre ulteriormente il carico e attendere la stabilizzazione prima di aumentarlo di nuovo.
A 10 ore (minimo) o 50 ore
Dopo 10 ore di rodaggio, scaricare completamente l'olio. Il processo di rodaggio ha prodotto particelle di usura color bronzo: particelle fini e sospese che rimangono in sospensione indefinitamente se non vengono scaricate. Ispezionare l'olio scaricato: una leggera lucentezza metallica e una pasta metallica di colore bronzo chiaro in corrispondenza del tappo di scarico sono normali. Una colorazione verdastra o la presenza di grossi grumi indicano un problema: non rabboccare senza prima aver effettuato un controllo.
Dopo lo scarico
Riempire con olio nuovo delle specifiche e della gradazione corrette fino al livello indicato. Questa è la quantità di olio che verrà utilizzata per il normale intervallo di manutenzione in produzione. Il conteggio degli intervalli di cambio olio in produzione inizia da questo rabbocco, non dall'installazione iniziale.
Ore 10–60 dopo il drenaggio
Nelle successive 40 ore, aumentare il carico a 75%, quindi a 100%. Dopo 50 ore a pieno carico, eseguire un secondo controllo dell'olio: scaricare un piccolo campione e verificare la presenza di particelle anomale, scolorimento o odore. Se i risultati sono normali, riprendere l'intervallo di cambio standard da questo punto.
Guida agli intervalli di cambio
Gestione della contaminazione: la dimensione trascurata
Dove si infiltra la contaminazione
- Usura della guarnizione dell'albero: la guarnizione del labbro usurata consente l'ingresso
- Sfiato senza filtro: il pompaggio dell'aria aspira le particelle.
- Bocchettone di riempimento senza filtro: contaminazione degli utensili durante il cambio
- Sabbia di colata proveniente dall'abitazione - non scaricata durante la messa in servizio
- Detriti in fase di rodaggio: particelle di bronzo provenienti da una nuova rete di ingranaggi.
- Infiltrazioni di fluidi esterni: fluidi di lavaggio e di processo.
Come la contaminazione causa il guasto
- Le particelle dure >25 µm agiscono come abrasivi a tre corpi sulla rete
- Le particelle graffiano simultaneamente sia la filettatura dell'albero che i fianchi dei denti della ruota.
- Le superfici graffiate producono più particelle, innescando un ciclo di usura autoaccelerante.
- L'acqua presente nell'olio crea un elettrolita che accelera la corrosione nella zona di contatto.
- La contaminazione del fluido di processo può essere acida e attaccare la composizione chimica della lega di bronzo.
Specificare e mantenere questi
- Ispezionare la guarnizione dell'albero ad ogni cambio d'olio: sostituirla se il labbro è usurato o indurito.
- Sfiato di ventilazione filtrato (filtrazione da 10 µm) su qualsiasi unità in ambiente polveroso
- Bocchettone di riempimento dell'olio con filtro magnetico per catturare le particelle ferrose
- Cambio dell'olio durante il rodaggio ogni 50-100 ore: rimuove le particelle di bronzo iniziali.
- Lavaggio dell'alloggiamento al momento della rimessa in servizio dopo >3 mesi di inattività (prodotti di corrosione)
Come individuare i problemi in fase iniziale
- Magnete per tappo di scarico: controllare ad ogni cambio la quantità di pasta metallica
- Controllo del colore dell'olio: tinta verde = reazione EP; nero = surriscaldamento; lattiginoso = presenza di acqua
- Servizio di analisi dell'olio: conteggio delle particelle, contenuto di acqua, viscosità, indice di acidità
- Andamento della temperatura del motore: l'aumento della temperatura nel corso dei mesi comporta un aumento dell'attrito.
- Schema di rumore: progressivamente più forte = accumulo di usura in corso
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Domande frequenti sulla lubrificazione
Olio e lubrificazione degli ingranaggi a vite senza fine: risposte alle domande più frequenti sulla manutenzione.
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Redattore: Cxm


