5.10. Подбор и проверочный расчет шпонок.

В редукторе шестерни, зубчатые и червячные колеса крепятся на валах с помощью шпонок, которые предназначены для соединения с валами зубчатых колес и для передачи крутящих моментов.

Наиболее часто применяются соединения с призматическими шпонками. Основные размеры шпонок и шпоночных пазов в соединениях с призматическими шпонками приводятся в приложении 11.

Длину шпонки выбирают из стандартного ряда так, чтобы она была меньше длины ступицы (на 5-10 мм). Проверка шпонки на смятие узких граней должна удовлетворять условию:

;

где - передаваемый вращающий момент,;

, Н/мм²;

- диаметр вала в месте установки шпонки, мм;

- рабочая длина шпонки, где - ширина зубчатого колеса, мм;

Для шпонок с плоскими торцами ; при скругленных торцахмм, где- ширина шпонки .

Длина шпонок должна выбираться из ряда: 6; 8; 10; 12; 14; 16; 18; 20; 22; 25; 28; 32; 36; 40; 45; 50; 56; 63; 70; 80; 90; 100; 110; 125; 140; 160; 180; 200; 220.

- сечение шпонки, мм;

глубина паза вала, мм.

Если при проверке оказывается значительно меньше, то можно взять шпонку меньшего сечения – как для вала предыдущего диапазона, но обязательно повторить проверку ее на смятие.

Если же будет больше, то надо ставить две шпонки под углом 180⁰, при проверке принимают, что каждая шпонка передает половину нагрузки.

Для передачи вращающих моментов на производстве наиболее часто применяются шпонки призматические со скругленными торцами по СТ СЭВ 189-75 (см. приложение 11):

Ведущий вал:

Диаметр вала под шестерней мм.

Параметры шпонки для данного диаметра по СТ СЭВ 189-75 ,,

где мм,

Проверка шпонки на смятие: Н/мм²,

где мм.

Промежуточный вал:

Диаметр вала под зубчатым колесом мм.

Параметры шпонки для данного диаметра по СТ СЭВ 189-75 ,мм,

где мм; принимаем50 мм.

Проверка шпонки на смятие: Н/мм²,

где ммнадо ставить две шпонки под углом 180⁰. При этом каждая шпонка передает половину нагрузки: Н/мм².

Диаметр вала под шестерней мм.

Параметры шпонки для данного диаметра по СТ СЭВ 189-75 ,мм,

где мм, принимаем110 мм.

Проверка шпонки на смятие Н/мм²,

где мм.

Ведомый вал:

Диаметр вала под зубчатым колесом мм.

Параметры шпонки для данного диаметра по СТ СЭВ 289-75 ,9 мм,

где мм; принимаем100 мм;мм

Проверка шпонки на смятие: Н/мм²надо ставить две шпонки под углом 180⁰. При этом каждая шпонка передает половину нагрузки: Н/мм².

5.11. Смазка и уплотнение подшипников.

Для смазки подшипников качения применяют жидкие масла и пластичные смазки. Первые легко проникают в узкие зазоры, хорошо отводят тепло от подшипника, вымывают из узла продукты износа, но требуют более сложных уплотнений. Пластичные (консистентные) смазки надежно удерживаются в узле, выдерживают высокие давления и ударные нагрузки. Для выбор смазки служит критерий , где- внутренний диаметр подшипника, мм;- частота вращения, об/мин.

При 300000и централизованной смазке следует применять жидкие масла. Пластичные смазки рекомендуются при300000, а также в труднодоступных узлах и закрытых подшипниках, в которые смазку закладывают при сборке на заводе.

Способы смазки.

Для подачи в узел жидкой смазки применяют масляную ванну, капельные масленки, фитили, разбрызгивание, циркуляционную систему, масляный туман.

Масляная ванна применяется в узлах с горизонтальными валами, изолированных от общей системы смазки. Масло заливают в корпус подшипника через масленку (рис. 10). При 3000 об/мин масло заливают до центра нижнего ролика или шарика.

Рис.10 Смазка подшипника с помощью изолированной масляной ванны.

Рис.11 Узел подшипника с капельной смазкой

Капельные масленки (рис. 11) могут подавать масло в зависимости от условий эксплуатации в широком интервале – от нескольких капель в минуту до нескольких капель в час.

Фительная смазка применяется при .

Смазка разбрызгиванием осуществляется от общей системы смазки: вращающиеся детали (диски, зубчатые колеса) подают масло в подшипники, однако при этом в них могут попадать продукты износа колес.

Циркуляционная система смазки обеспечивает непрерывную подачу масла в подшипники под давлением с помощью форсунок; применяют ее для тяжелонагруженных валов при .

Смазка масляным туманом, распыляемым инжектором, рекомендуется для легконагруженных подшипников. Подшипники хорошо охлаждаются, расход смазки мал.

По способу подвода смазки к зацеплению различают картерную и циркуляционную смазки.

Картерная смазка осуществляется окунанием зубчатых колес в масло, заливаемое внутрь корпуса. Эту смазку применяют при окружных скоростях в зацеплении зубчатых передач до . При большей скорости масло сбрасывается центробежной силой. При этом виде смазки зубчатые колеса погружают в масло на высоту зуба.

В косозубых передачах масло выжимается зубьями в одну сторону. В том и другом случае для предотвращения обильного забрасывания масла в подшипники устанавливают маслозащитные кольца (рис.12).

Рис. 12 Мазеудерживающее кольцо, размеры в мм:

Циркуляционная смазка применяется при окружной скорости . Масло из картера или бака подается насосом в места смазки по трубопроводу через сопла (рис. 13, а) или при широких колесах – через коллекторы (рис. 13,б).

Рис.13.Циркуляционная смазка.

Уплотнения.

Для защиты подшипников от внешней среды и удержания смазки в опорных узлах служат уплотнительные устройства.

По принципу действия их можно разделить на группы:

-контактные;

-лабиринтные и щелевые.

К первой группе относят уплотнения войлочными или фетровыми кольцами и манжетные.

Рис. 14. Войлочные уплотнения

Перед установкой войлочного кольца их пропитывают горячим минеральным маслом (рис 14). Для уменьшения износа шейки поверхность ее полируют. Размеры войлочных уплотнений приведены в приложении 12.

Резиновые армированные манжеты изготавливаются двух типов (рис. 15):

Тип 1 – однокромочные;

Тип 2 – однокромочные с пыльником.

Манжеты типа 1 предназначаются для предотвращения вытекания уплотняемой среды.

Манжеты типа 2 предназначаются для предотвращения вытекания уплотняемой среды и защиты от проникновения в корпус пыли.

Манжеты типа 1 предназначены для предпочтительного применения во всех отраслях машиностроения. Манжеты типа 2 допускается применять в дополнение к типу 2 для автомобильной промышленности (см. рис. 15). Размеры резиновых армированных манжет представлены в приложении 13.

Рис.15 Типы конструкций резиновых манжет:

1 – резина; 2 – каркас; 3 - пружина

Контактные уплотнения хорошо защищают опорные узлы, но с увеличением окружной скорости шейки температура в зоне контакта возрастает и повышается их износ. Допускаемые значения скорости:

- для войлочных колес – до м/с;

- фетровых – до м/c;

- манжетных – до м/с.

В лабиринтных и щелевых уплотнениях используют принцип гидравлического затвора (рис. 16). Окружная скорость шейки для лабиринтных уплотнений не лимитирована, но на практике ограничивают м/с, а для щелевыхм/c. Не рекомендуется применять их в сильно загрязненной среде. При установке зазоры заполняют пластичной смазкой, пополняемой при эксплуатации. При установке зазоры заполняют пластичной смазкой, пополняемой при эксплуатации (рис 16).

Рис. 16. Уплотнения лабиринтные

Таблица 8

Зазор в лабиринтах уплотнений

	10…48	50…84	85…110
Зазор в лабиринтах	0,2	0,3	0,4
Зазор

Решаем вопрос о смазке для нашего варианта. Т.к. , то применяется пластичная смазка, которую закладывают при сборке на заводе. Т.к. рассчитанные выше окружные скорости колес в тихоходной ступени:; а в быстроходной ступени, что меньше, то зубчатые зацепления смазывают окунанием зубчатых колес в масляную ванну (картерная смазка), подшипники – тем же маслом за счет его разбрызгивания. Для предотвращения вытекания смазки внутрь корпуса и вымывания пластичной смазки жидким маслом из зоны зацепления устанавливаем мазеудерживающие кольца (рис. 17). Их ширина определяет размермм.

Рис. 17 Уплотнение мазеудерживающим кольцом

Для защиты подшипников от внешней среды и удержания смазки в опорных узлах применяем уплотнительные устройства лабиринтного типа (чтобы повысить их износостойкость).