Смазочные устройства и уплотнения

 

Для смазывания передач широко применяют картерную систему. В корпус редуктора или коробки передач заливают масло так, чтобы венцы колес были в него погружены. Колеса при вращении увлекают масло, разбрызгивая его внутри корпуса. Масло попадает на внутренние стенки корпуса, откуда стекает в нижнюю его часть. Внутри корпуса образуется взвесь частиц масла в воздухе, которая покрывает поверхность расположенных внутри корпуса деталей. Картерное смазывание применяют при окружной скорости зубчатых колес до 12,5 м/с. При более высоких скоростях масло сбрасывает с зубьев центробежная сила и зацепление работает при недостаточном смазывании. Кроме того, возрастают потери мощности на перемешивание масла, повышается его температура.

Выбор смазочного материала основан на опыте эксплуатации машин. Преимущественное применение имеют масла. Принцип назначения сорта масла следующий: чем выше окружная скорость колеса, тем меньше должна быть вязкость масла и чем выше контактные давления в зацеплении, тем большей вязкостью должно обладать масло. Поэтому требуемую вязкость масла определяют в зависимости от контактного напряжения и окружной скорости колес.

Обозначение индустриальных масел состоит из четырех знаков, каждый из которых обозначает: первый (И) – индустриальное, второй – принадлежность к группе по назначению (Г – для гидравлических систем, Т – тяжелонагруженные узлы), третий — принадлежность к группе но эксплуатационным свойствам (А – масло без присадок, С — масло с антиокислительными, антикоррозионными и противоизносными присадками, Д — масло с антиокислительными, антикоррозионными, противоизносными и противозадирными присадками), четвертый (число) — класс кинематической вязкости.

С учетом контактного напряжения и окружной скорости следует,что кинематическая вязкость масла V=40 мм/с. Так как вязкость равна 50 мм² /с, то следует, что необходимо использовать марку масла «Индустриальное И30А» ГОСТ 20799–75 в объеме 2,5 литров, для гидравлических систем, 46-класс кинематической точности. Так как редуктор двух ступенчатый, и окружная скорость ³1 м/с, то достаточно погружать в масло только колесо тихоходной ступени, и допустимый уровень погружения колес в масляную ванну: мм.

Доступ масла к подшипникам затруднен. Вследствие чего подшипники следует смазать пластичным смазочным материалом, УС2 ГОСТ1033-79. Для того,что бы избежать потерю масла в крышках подшипниках используют целевое уплотнение, а входном и выходном валу манжеты.

 

Замена и контроль уровня масла

При работе передач продукты изнашивания постепенно загрязняют масло. С течением времени оно стареет, свойства его ухудшаются. Браковочными признаками служат увеличенное кислотное число, повышенное содержание воды и наличие механических примесей. Поэтому масло, залитое в корпус редуктора или коробки передач, периодически меняют. Для замены масла в корпусе предусматривают сливное отверстие, закрываемое пробкой с цилиндрической или конической резьбой.

Цилиндрическая резьба не создает надежного уплотнения. Поэтому под пробку с цилиндрической резьбой ставят уплотняющие прокладки из фибры, алюминия, паронита. Для этой цели применяют также кольца из маслобензостойкой резины, которые помещают в канавки, чтобы они не выдавливались пробкой при ее завинчивании.

Коническая резьба создает герметичное соединение, и пробки с этой резьбой не требуют дополнительного уплотнения. Поэтому их применение более желательно.

Для наблюдения за уровнем масла в корпусе устанавливают: пробки с конической резьбой, маслоуказатели жезловые, маслоуказатели крановые и маслоуказатели круглые или удлиненные из прозрачного материала. Используем маслоуказатель жезловый.

 

Уплотнительные устройства

Уплотнительные устройства применяют для предохранения от вытекания смазочного материала из подшипниковых узлов, а также для защиты их от попадания извне пыли и влаги.

Манжетные уплотнения широко применяют при смазывании подшипников жидким маслом при окружной скорости вала до 20 м/с. Манжета (рис. 50) состоит из корпуса 1, изготовленного из маслобензостойкой резины, каркаса 2, представляющего собой стальное кольцо Г- образного сечения, и браслетной пружины 3.

Рис. 50. – Манжета.

Каркас придает манжете жесткость и обеспечивает ее плотную посадку в корпусную деталь без дополнительного крепления. Браслетная пружина стягивает уплотняющую часть манжеты, вследствие чего образуется рабочая кромка шириной 0,4…0,6 мм, плотно охватывающая поверхность вала.

Манжету обычно устанавливают открытой стороной внутрь корпуса. К рабочей кромке манжеты в этом случае обеспечен хороший доступ смазочного масла.

При высоком уровне масла ставят рядом две манжеты. При запыленной внешней среде также ставят две манжеты или одну с пыльником (дополнительной рабочей кромкой). Свободное пространство между манжетами, а также между рабочими кромками манжеты и пыльника заполняют при сборке пластичным смазочным материалом (например, ЦИАТИМ-221).

Размеры манжет подбираются в соответствии с ГОСТом 8752-79.

В коническом редукторе в масляную ванну должно быть погружено колесо на всю ширину b венца .

Объем масла определяется по чертежу:

где L – длина внутренней полости редуктора;

В_р – ширина внутренней полости редуктора.

Подшипники смазывают тем же маслом, что и детали передач. При картерном смазывании передач подшипники смазывают брызгами масла. При окружной скорости колес v ³1 м/сбрызгами масла покрыты все детали передач и внутренние поверхности стенок корпуса. Стекающее масло попадается в подшипник.

Продукты изнашивания постепенно загрязняют масло, поэтому его периодически меняют. Для замены масла в корпусе предусматривают сливное отверстие, закрываемое пробкой с конической резьбой. Внутри корпуса у самого отверстия предусматривают местное углубление.Чтобы масло из корпуса можно было слить без остатка, дно корпуса выполняют с уклоном 0,5...1,0° в сторону сливного отверстия.

 

МУФТЫ

 

Муфты предназначены для соединения осей, валов, передачи крутящего момента, управления машинами с помощью муфт осуществляется плавный или мгновенный пуск, остановка привода или отключение привода при перезагрузке [7].

В зависимости от условий работы и конструктивного разнообразия муфты классифицируются по группам:

1. Глухие втулочные и фланцевые муфты.

2. Компенсирующие муфты применяются для соединения валов с неточно совмещенными осями. К ним относятся упругие муфты и жесткие (кулачковые расширительные, кулачково-дисковые, зубчатые, шарнирные, цепные).

3. Управляемые (сцепные) муфты – соединяют и разъединяют валы во время работы с помощью механизма управления. Это кулачковые, фрикционные муфты.

4. Самоуправляемые муфты – действуют автоматически и предназначены для предохранения привода от перегрузок, передачи момента в одном направлении, ограничения скорости. К этой группе относятся муфты со срезным штифтом, фрикционные предохранительные, кулачковые, шариковые, центробежные и др.

Расчет муфт по моменту с учетом коэффициента режима работы:

T_p = k_pT,

где T = – вращающий момент на валу, Н·м; P – мощность, Вт;

w = – угловаяскорость, рад/с; n – частота вращения вала, мин^-1.

k_p – коэффициент режима работы выбирается по табл. 35.

 

Таблица 35

Коэффициент режима работы k_p

Наименованиемеханизма	kp
Вентиляторы центробежные, воздуховики, конвейеры ленточные, станки металлорежущие непрерывного действия	1,25…1,5
Конвейеры винтовые, скребковые, цепные, станки деревообрабатывающие	1,5…2,0
Станки металлорежущие с возвратно-поступательным движением	1,5…2,5
Мельницы шаровые, дробилки, ножницы, краны, компрессоры, элеваторы, молоты, подъемники	2,0…3,0

Муфты глухие

К глухим муфтам относятся муфты втулочные и муфты жесткие фланцевые.

Они обеспечивают постоянное особо точное и надежное соединение соосных валов с допускаемым смещением осей 0,062…0,005 мм[6].

Муфта втулочная

Муфты применяются при ограниченных диаметральных габаритах (рис. 51), для соединения валов диаметром менее 100 мм. Несущая способность втулочных муфт ограничена прочностью соединений (штифтовых, шпоночных).

В этих муфтах штифты проверяют на срез

t _ср= [ t _ср], МПа,

где T_p – расчетный момент, Нмм;

d – диаметр вала, мм;

d_{ш т} – диаметр штифта, мм;

[ t _ср] = 40 Н/мм² – допускаемое напряжение на срез для штифтов.

Втулки проверяют на кручение

t _кр= [ t _кр], МПа,

где D – наружный диаметр втулки

[ t _кр]=25 Н/мм² – допускаемое напряжение на кручение.

 

б)

а)

Рис. 51. Глухая муфта:

а) соединение втулки с валом штифтом;

б) соединение втулки с валом шпонкой

 

Шпонки проверяют на смятие и на срез (рис. 52)

Напряжение смятия

s_см = [ s_см ], МПа,

где l _p – рабочая длина шпонки;

h – высота шпонки, мм;

k – глубина паза, мм;

[ s_см ] – допускаемое напряжение на смятие шпонки

Рис. 52. Соединение полумуфты с валом шпонкой

 

Напряжение среза

t_ср = [ t_ср ], МПа,

где b – ширина шпонки, мм;

l – вся длина шпонки, мм;

[ t_ср ] – допускаемое напряжение на срез.

 

Муфта фланцевая

Фланцевые (поперечно-свертные) муфты (рис. 53) обеспечивают легкий монтаж, но отличаются большими габаритами. Недостаток – необходимость точного соблюдения перпендикулярности рабочих торцовых поверхностей к оси вала.

Условия прочности болтов на срез, установленных без зазора

t_ср = [ t_ср ],МПа,

где D ₀ – диаметр окружности, проходящей через центры болтов, мм;

z^/ – число болтов, установленных без зазора;

d _б – диаметр болта, мм;

[ t_ср ]=55 Н/мм²– для болтов из Ст 3;

[ t_ср ]=80 Н/мм²– для болтов из Стали 35;

[ t_ср ]=90 Н/мм²– для болтов из Стали 45.

Рис. 53. Фланцевая жесткая муфта

Муфты компенсирующие

 

Применение компенсирующих муфт позволяет понизить требования к точности расположения валов и уменьшить дополнительные нагрузки на валы и опоры.

К этой группе муфт относятся муфты упругие, кулачковые расширительные, кулачково-дисковые, зубчатые, шарнирные, цепные. Они обеспечивают постоянное соединение валов с компенсацией небольших радиальных, осевых, угловых и комбинированных смещений валов.