10. Уточненный расчет валов

Наметив конструкцию вала и установив основные размеры его (диаметры участков, расстояния между серединами опор и плечи нагрузок), выполняют уточненный проверочный расчет, так как проектировочный расчет уже выполнен ранее. Проверочный расчет валов на сопротивление усталости выполняют при совместном действие изгиба и кручения. При этом расчет отражает разновидно­сти цикла напряжений изгиба и кручения, усталостные характеристики материа­лов, размеры, форму и состояние поверхности валов. Проверочный расчет прово­дится после завершения конструктивной компоновки и установления окончатель­ных размеров валов.

Цель расчета - определить коэффициенты запаса прочности в опасных се­чениях вала и сравнить их с допускаемыми:

n > [n]

Полученное значение n должно быть не ниже [n] = 2,5. В случае необхо­димости допускается снижение [n] до 1,7 при условии выполнения специального расчета вала на жесткость

где n_а - коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

где σ_-1 - предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба: для угле­родистой стали σ_-1 = 0,43сг_е, для легированной σ_-1 = 0,35сг_в + 70 ... 120МПа;

к_σ - эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений (при­ложения 12-17);

Ɛσ - масштабный фактор для нормальных напряжений (таблица 11.1);

β - коэффициент, учитывающий влияние шероховатости поверхности; при шероховатости от 0,32 до 2,5мкм принимают β = 0,97 ... 0,90;

σ_ν - амплитуда цикла нормальных напряжений, равная наибольшему напря­жению изгиба а_и в рассматриваемом сечении;

σ_m - среднее напряжение цикла нормальных напряжений; если осевая сила F_a отсутствует или пренебрежимо мала, то σ_m = 0; если она достаточно велика.

11. Выбор сорта масла

Смазывание зубчатых и червячных зацеплений и подшипников применяют в целях защиты от коррозии, снижения коэффициента трения, уменьшения из­носа, отвода тепла и продуктов износа от трущихся поверхностей, снижения шума и вибраций.

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

Картерная смазка осуществляется окунанием зубчатых и червячных ко­лес (или червяков) в масло, заливаемое внутрь корпуса. Эту смазку применяют при окружных скоростях в зацеплении зубчатых передач до v < 12 м/с, в зацепле­нии червячных передач при окружной скорости червяка до v < 10 м/с. При боль­шей скорости масло сбрасывается центробежной силой.

Зубчатые и червячные колеса погружают в масло на высоту зуба, а червяк (расположенный внизу) - на высоту витка, но не выше центра нижнего тела каче­ния подшипника. Если условия нормальной работы подшипников не позволяют погружать червяк в масло, то применяют брызговики, забрасывающие масло на червячное колесо; в реверсивных передачах устанавливают два брызговика.

Зубья конических колес погружают на всю длину. В многоступенчатых редукторах часто не удается погружать зубья всех колес в масло, так как для этого необходим очень высокий уровень масла, что может повлечь слишком большое погружение колеса тихоходной ступени и даже подшипников в масло. В этих случаях применяют смазочные шестерни или другие устройства. При v < 0,5 м/с колесо погружают в масло до 1/6 его радиуса. При смазке окунанием объем мас­ляной ванны редуктора принимают из расчета ~ 0,5...0,8 л масла на 1кВт переда­ваемой мощности.

В косозубых передачах масло выжимается зубьями в одну сторону, а в червячных редукторах червяк, погруженный в масло, гонит масло к подшипнику. В том и в другом случае для предотвращения обильного забрасывания масла в подшипники устанавливают маслозащитные кольца.

Циркуляционная смазка применяется при окружной скорости v > 8 м/с.

Масло из картера или бака подается насосом в места смазки по трубопро­воду через сопла или при широких колесах через коллекторы. Возможна подача масла от централизованной смазочной системы, обслуживающей несколько агре­гатов.

Для смазывания зацепления и подшипников в редукторах могут быть ис­пользованы различные сорта масел: индустриальные, турбинные, авиационные, цилиндровые, автотракторные и т.д.

Широкое применение в редукторах нашли индустриальные масла. Цифры в обозначении марки масла указывают на среднее значение вязкости при темпе­ратуре 50 или 100°С.

Индустриальные масла рекомендуется применять при температуре окру­жающей среды от 0 до 25⁰С при отсутствии паров горячего воздуха. Наиболее часто в редукторах применяется масло И-40А.

Наряду с вязкостью важным показателем физико-химических свойств ма­сел являются температура вспышки и застывания.

В быстроходных редукторах, особенно с приводом от паровых турбин, в редукторах турбовоздуходувок, турбокомпрессоров и других подобных машин для смазывания зубчатых передач и подшипников применяют турбинные масла, особенно широко используется масло турбинное 57 (турборедукторное).

Турбинные масла проходят более глубокую очистку по сравнению с инду­стриальными и обладают следующими качествами: высокой устойчивостью про­тив окисляющего действия воздуха при повышенной температуре; высокой ди- эмульсируюшей способностью быстро и полностью отделяться от воды, попадаю­щей в систему смазывания; низкой начальной кислотностью и зольностью. Вследствие этого турбинные масла чаще применяются в циркуляционных систе­мах смазывания. Обладая высокой стабильностью, они обеспечивают возмож­ность длительной работы без замены.

Авиационные масла обладают повышенной вязкостью и маслянистостью, устойчивы к воздействию высоких температур. Они пригодны для смазывания

передач, как разбрызгиванием, так и от централизованных станций.

Автотракторные, трансмиссионные, моторные и цилиндрические масла обладают Высокой вязкостью, повышенной температурой вспышки, некоторые из них - пониженной температурой застывания, применяются для смазывания редук­торов невысокой окружной скорости.

Масла для промышленного оборудования используются для смазывания крупных редукторов в металлургической и горнорудной промышленности с мо­дулями зацепления от 15 до 50, работающих при скоростях от 1 до 8 м/с. В зимнее время для снижения сопротивления протеканию масла в трубах циркуляционных смазочных систем масла П-8п, ПС-28 подогревают до температуры 20...25°С.

За последнее время разработаны марки индустриальных минеральных ма­сел с присадками. Благодаря рациональному процентному содержанию присадок улучшаются противоизносные, противозадирные, антиокислительные, антикорро­зийные и другие свойства.

Масла синтетические средней вязкости имеют низкую температуру засты­вания и могут применяться при работе передач в низкотемпературных условиях.

Повышение вязкости масла благоприятно отражается на повышении по­верхностной устойчивости материала зубьев. Поэтому предпочтительнее приме­нять более вязкие сорта масел. Для смазывания зацепления и подшипников ре­дукторов применяется большой ассортимент жидких масел в зависимости от ус­ловий работы и окружной скорости.

Предварительный выбор сорта масла для смазывания зацепления редукто­ров в зависимости от окружной скорости в зацеплении и температуры окружаю­щего воздуха можно выполнить по приведенным на рисунке 12.1 графикам.

Смазывание подшипников качения редукторов общего назначения и дру­гих механизмов промышленного оборудования осуществляют жидкими маслами, пластичными мазями. Наиболее благоприятные условия для работы подшипников обеспечивают жидкие масла. Преимущества их заключаются в высокой стабиль­ности, меньшем сопротивлении вращению, способности отводить теплоту и очи­щать подшипник от продуктов износа.

В узлах с интенсивным тепловыделением пластичные смазки не применяют из-за недостаточного отвода теплоты от трущихся поверх­ностей. Наиболее распространенные смазочные материалы для подшипников ка­чения редукторов общего назначения представлены в таблице 12.2.

V = 0,8 * 3,932 = 3,1456 дм³

По рисунку 12.1 устанавливаем вязкость масла. При скорости V = 6,145м/с рекомендуемая вязкость масла должна быть примерно равна 82,0*10⁶м/с². Здесь же по рисунку 12.1 принимаем масло индустриальное И-50А (по ГОСТ 20799-75).

Выбираем для подшипников качения пластичную смазку ЦИАТИМ-201 по ГОСТ 6267-74.Камеры подшипников заполняются данной смазкой и периодически пополняются ей.