9.5. Змащування зубчастих, черв'ячних передач та підшипників кочення

В даний час у машинобудуванні для змащування передач широко застосовують так звану картерну систему змащування. У корпус редуктора, коробки передач заливають масло так, щоб вінці коліс були в нього занурені. При їх обертанні масло захоплюється зубцями, розбризкується, потрапляє на внутрішні стінки корпусу, звідки стікає в нижню його частину. Всередині корпусу утворюється суспензія часток масла в повітрі, яким покривають поверхні розташованих усередині корпусу деталей.

Картерну систему змащування застосовують при окружної швидкості зубчастих коліс і черв'яків від 0,3 до 12,5 м / с. При більш високих швидкостях мастило скидається з зубців відцентровою силою. Крім того, помітно збільшуються втрати потужності на перемішування мастила і підвищується його температура.

Вибір мастильного матеріалу заснований на досвіді експлуатації машин. Принцип призначення сорту мастила наступний: чим вище контактний тиск в зубцях, тим більшою в'язкістю повинно володіти мастило, чим вище окружна швидкість колеса, тим менше повинна бути в'язкість мастила.

Тому необхідну в'язкість мастила визначають в залежності від контактної напруги та окружної швидкості коліс.

У таблицях наведені рекомендовані сорти мастил для передач: зубчатих (табл. 9.14), черв'ячних (табл. 9.15) .

Таблиця 9.14

Контактні напруги σН Н/мм2	Окружна швидкість, м/с
	до 2	св. 2 до 5	св. 5
До 600 Свыше 600 до 1000 Свыше 1000	И-Г-А-68 И-Г-С-100 И-Г-С-150	И-Г-А-46 И-Г-С-68 И-Г-С-100	И-Г-А-32 И-Г-С-46 И-Г-С-68

Таблиця 9.15

Контактні напруги σН Н/мм2	Швидкість ковзання, м/с
	до 2	від. 2 до 5	більш. 5
До 200 Вище 200 до 250 Вище 250	И-Т-Д-220 И-Т-Д-460 И-Т-Д-680	И-Т-Д-100 И-Т-Д-220 И-Т-Д-460	И-Т-Д-68 И-Т-Д-100 И-Т-Д-220

Таблиця 9.16

Клас в’язкості	32	46	№	100	150	220	460	680
Кінематична в’язкість, при 400С мм2/с	29 ..35	41 ..51	61 ...75	90... ...110	135... 165	198... . 242	414,.. ...506	612... ..748

Позначення індустріальних масел складається з чотирьох знаків, кожен з яких позначає: І - індустріальне; другий приналежність до групи за призначенням (Г - для гідравлічних систем, Т - важко навантаженого вузла), третій - приналежність до підгрупи за експлуатаційним властивостями (А - мастило без присадок, С - мастило з антиокисними, антикорозійними і протизносними присадками, Д - мастило з антиокислювальними, антикорозійними, протизносними та протизадирними присадками), четвертий (число) - клас кінематичної в'язкості (табл. 9.16).

З пластичних мастильних матеріалів найчастіше застосовують ЦИАТИМ 202 і ЛИТОЛ 24.

Гранично допустимі рівні занурення коліс циліндричного редуктора в масляну ванну наведено на рис. 9.45. При цьому 2m ≤ h_м ≤ 0,25 d², де m - модуль зачеплення.

Рис. 9.45. Визначення рівня мастила у редукторах: а- циліндричному; б, в - черв’ячному

Найменшу глибину прийнято вважати рівною двом модулям зачеплення. Найбільш допустима глибина занурення залежить від окружної швидкості колеса. Чим повільніше обертається колесо, тим на більшу глибину воно може бути занурено.

Вважають, що в двухступіневій передачі при окружній швидкості колеса тихохідної передачі V≥1 м/с достатньо занурювати в масло тільки колесо тихохідної передачі (рис. 9.46).

При V < 1 м/с в мастило повинні бути занурені колеса обох ступенів передачі. У співвісних редукторах при розташуванні валів у горизонтальній площині в мастило занурюють колеса швидкохідної і тихохідної ступенів . При розташуванні валів у вертикальній площині в мастило занурюють шестерню і колесо, які розташовані в нижній частині корпусу. Якщо глибина занурення колеса виявиться надмірною, то знижують рівень мастила і встановлюють спеціальне змащуюче колесо (рис. 9.46, б).

Рис.9.46. Визначення рівня мастила у двухступеневих редукторах

У конічних або конічно-циліндричних редукторах у мастильну ванну повинні бути повністю занурені зубці конічного колеса. Глибина занурення в мастило деталей черв'ячного редуктора: h_м = (0,1 ... 0,5) d_a1, (рис. 8.3, а) і h_мmin = 2,0 m,

h_мmax ≤ 0,250d₂ (рис. 9.45).

Якщо важливо зменшити в черв'ячної передачі тепловиділення та втрати потужності (наприклад, при високій частоті обертання черв'яка і тривалій роботі передачі), рівень масла в корпусі знижують . Для змащування зачеплення в цьому випадку на черв'яки встановлюють розбризкувачі (рис.9.47).

Рис. 9.47. Змащування зачеплення розбрискуванням.

Норми занурення в мастильну ванну коліс коробок передач такі ж, як і для коліс редукторів.

9.5.2. Змащення підшипників. Підшипники змащують тим же мастилом, що і деталі передач. Інше мастило застосовують лише у відповідальних виробах, в яких потрібно захистити підшипники від продуктів зносу деталей передач.

При змащенні коліс зануренням на підшипники кочення потрапляють бризки масла. При окружній швидкості коліс V> 1 м/с бризками масла покриваються всі деталі передач і внутрішні поверхні стінок корпусу. Стікаюче з коліс, валів і стінок корпусу мастило потрапляє в підшипники.

Нерідко в мастило занурюють швидкохідну шестерню або черв'як і підшипник швидкохідного валу. У цьому випадку щоб уникнути попадання в підшипник продуктів зносу зубчастих і черв'ячних коліс, а також зайвого поливу мастилом, підшипники захищають мастило захисними шайбами (кільцями) (рис. 9.48). Особливо це необхідно, якщо на швидкохідному валу встановлені косозубі або шевронні колеса або черв'як, коли зубці коліс або витки черв'яка женуть мастило і заливають підшипник, викликаючи його розігрів.

Рис. 9.48. Змащування підшипників.

Для змащування опор валів, далеко розміщених від рівня масляної ванни, застосовують різні пристрої: так, наприклад, для змащування підшипника вала конічної шестерні, віддаленої від масляної ванни, на фланці корпусу в площині роз'єднання роблять канавки, а на кришці корпусу скоси (рис. 9.48). У ці канавки зі стінок кришки корпусу стікає мастило і через отвори в стакані потрапляє до підшипників.

Для направлення мастила що стікає, іноді роблять на внутрішній поверхні стінки корпусу ребра. За ним мастило стікає до отвору в припливі корпусу і потрапляє до підшипника.

Для змащування підшипників валу черв'ячного колеса іноді застосовують шкребки з лотками, по котрим масло подається до підшипників (рис. 9.48, б). Якщо доступ мастила до підшипників утруднений, а застосування способів, наведених на рис. 9.48., небажано, в редуктор, в коробку передач вбудовують насос. Від насосу мастило подається в розподільний пристрій, від котрого по окремих трубкам підводиться до підшипника.

Якщо застосування насосу небажано, підшипники, до яких утруднений доступ мастила, змащують пластичним мастильним матеріалом. У цьому випадку підшипник закривають з внутрішньої сторони мастило скидальним кільцем (рис. 9.49, а,б). Вільний простір усередині підшипникового вузла заповнюють мастильним матеріалом.

Рис. 9. 49. Застосування для змащування скидальних кілець

§	EMBED Word.Picture.8
Рис. 9. 50. Застосування для змащування прес - маслянки

Для подачі в підшипники пластичного мастильного матеріалу (рис. 9.50) застосовують прес-маслянки. Мастильний матеріал подають під тиском спеціальним шприцом. Для зручності підведення шприца в деяких випадках застосовують перехідні штуцера. При вертикальному розташуванні валів, опори його змащують мастилом, що подається до підшипників насосом, або пластичним мастильним матеріалом. Нижні опори вертикальних валів зазвичай ізолюють від масляної ванни.

9.5.3. Мастильні пристрої. При роботі передач мастило поступово забруднюється продуктами зносу деталей передач. З плином часу воно старіє, погіршуються його властивості. Тому мастило, налите в корпус редуктора, періодично міняють. Для цієї мети в корпусі передбачають зливний отвір, що закривається пробкою з циліндричною або конічною різьбою. Розміри пробок (мм) з циліндричною різьбою приймаються з табл. 9.17, а з конічною з табл. 9.18.

EMBED Word.Picture.8

Таблиця 9.17

d	l	L	b	D	D1	t	S	d2	D2	B2
М16х1,5 М20х1,5	13 15	24 28	3 4	25 30	21,9 25,4	1,9 2,5	19 22	16 20	28 32	3 3

EMBED Word.Picture.8

Таблиця 9.18

d	D	L	b	а	S
К 1/2" КЗ /4"	20,9 26,4	15 17	7,5 7,5	4 4,5	8 12

Циліндрична різьба не створює надійного ущільнення. Тому під пробку з циліндричною різьбою ставлять ущільнюючі прокладки з фібри, алюмінію, пароніту. Для цієї мети застосовують також кільця з мастилобензостійкої гуми. Кільця розміщують в поглиблення t, щоб вони не видавлювалися пробкою при її закручуванні.

Конічна різьба створює герметичне з'єднання, та пробки з цією різьбою додаткового ущільнення не вимагають. Тому застосування їх більш бажано.

Для спостереження за рівнем мастила в корпусі встановлюють покажчик з числа наведених на рис. 9.51 ... 9.53:; мастило покажчики кранові (рис. 9.51, а. б); мастило зливні пробки з конічною різьбою (рис. 9.51,в) мастило покажчики круглі і видовжені (рис. 9.52); мастило покажчики жезлові (щупи) (рис. 9.53 ).

EMBED Word.Picture.8	EMBED Word.Picture.8
Рис. 9.51. Мастило покажчики кранові	Рис. 9.52. Мастило покажчики круглі

EMBED Word.Picture.8

Рис.9.53. Мастило покажчики жезлові (щупи)

Виконання щупа за рис. 9.53, а, переважно, тому як виконання щупа за рис. 9.53, б викликає деякі технологічні труднощі при формуванні корпусу і свердлінні похилого отвору. Мастилозливні пробки і кранові мастило покажчики встановлюють парами для контролю за нижнім і верхнім рівнями мастила (рис. 9.51, в).

Круглі мастило покажчики зручні для корпусів, розташованих досить високо над рівнем підлоги.

При тривалій роботі, у зв'язку з нагріванням мастила та повітря підвищується тиск усередині корпусу. Це призводить до просочування мастила через ущільнення і стики. Щоб уникнути цього, внутрішню порожнину корпусу з’єднують з зовнішнім середовищем шляхом установки віддушин в його верхніх точках.

Найбільше застосування знаходять віддушини, зображені на рис. 9.54, а, б.

EMBED Word.Picture.8

Рис. 9.54. Пробка віддушина та ручка віддушина.

9.5.4. Ущільнювальні пристрої. Ущільнювальні пристрої застосовують для оберігання від витікання мастильного матеріалу з підшипникових вузлів, а також для захисту їх від попадання ззовні пилу і вологи. Нижче наведені найбільш поширені в машинобудуванні ущільнення.

Манжетні ущільнення широко застосовують у сучасному машинобудуванні. Манжета (рис. 9.55,а) складається з корпусу 1, виготовленого з бензомастилостійкої гуми, каркаса 2, що представляє собою сталеве кільце Г-образного перетину, і браслетної пружини 3. Каркас надає корпусу манжети жорсткість. Браслетна пружина стягує ущільнюючу частина манжети, внаслідок чого утворюється робоча кромка шириною b = 0,4 ... 0,6 мм (рис. 9.55, г), щільно охоплює поверхню валу. На рис. 9.55, д, в окремо показані браслетна пружина і спосіб її з’єднання. Манжети, призначені для роботи в засміченому середовищі, виконують з додатковим робочим крайком 4 (рис. 9.55, в), що зветься «пильовик».

EMBED Word.Picture.8

Рис. 9.55. Гумові армовані манжети

Манжету зазвичай встановлюють робочим крайком всередину корпусу (рис. 9.56) так, щоб забезпечити до неї хороший доступ мастила. При пресуванні пластичного мастильного матеріалу тиск всередині підшипникової камери може бути дуже високим. Щоб не пошкодити манжету, її встановлюють в цьому випадку робочим крайком назовні. Тоді при підвищенні тиску мастильний матеріал відігне крайок манжети і надлишок його вийде назовні. При високому рівні мастила ставлять поряд дві манжети. При запиленому зовнішньому середовищі також ставлять дві манжети або одну з пильовиком . Вільний простір між манжетами, а також між працюючими крайками манжети і пильовика заповнюють при складанні пластичним мастильним матеріалом.

EMBED Word.Picture.8

Рис. 9.56. Манжетне ущільнення

б) Торцеві ущільнення. Їх застосовують переважно при рідкому мастильному матеріалі. Ефективно охороняють підшипник від витікання масла і влучення води і бруду. Найбільш прості торцеві ущільнення — сталевими шайбами: (див. рис. 9.57.). Товщина шайб залежно від їхнього розміру становить δ = 0,3...0,6 мм. Торцева грань шайби виступає за її площину на величину С=0,5...0,6 мм, що створює після закріплення шайби деяку силу притиснення її граней до торців кільця підшипника .

Рис. 9.57. Торцеві ущільнення сталевими шайбами: а, б — виконання 1; в, г — виконання 2

в) Щілинні ущільнення. Вони ефективно працюють при будь-якому способі змазування підшипників, практично при будь-якій швидкості, тому що не роблять опору обертанню вала. Щілинні ущільнення надійно втримують мастильний матеріал від витікання під дією відцентрової сили.

Форми канавок щілинних ущільнень див. на рис. 9.58. Розмір щілинних канавок а визначається при виборі відповідної кришки підшипника. Зазори щілинних ущільнень доцільно заповнювати пластичним мастильним матеріалом, який створює додатковий жировий заслін для влучення ззовні пилу і вологи .

Рис. 9.58. Форми щілинних канавок

Внутрішні ущільнення. Установка і конструкція внутрішніх ущільнень залежать від способу змазування підшипників і конструкції підшипникового вузла .

а) Змазування розбризкуванням. При нижньому або бічному розташуванні черв'яка в черв'ячних редукторах і шестірні в циліндричних і конічних редукторах, масло, що вичавлюється із зачеплення рясним потоком викидається в поруч розташовані підшипники. Щоб уникнути влучення в підшипники продуктів зношування черв'ячних і зубчастих коліс, а також зайвого поливу маслом підшипникові вузли закривають із внутрішньої сторони корпуса мастилозахисними шайбами (рис. 9.59). Товщина шайб 1,2...2,0 мм; зазор між корпусом і зовнішнім діаметром шайби - 0,2...0,6 мм (на кресленнях цей зазор не показується).

Рис. 9.59. Мастилозахисні шайби:

а, б -з маточиною; в, г — з кільцем, що центрує

б) Змазування пластичним матеріалом.

При цьому способі змазування підшипникові вузли повинні бути ізольовані від внутрішньої порожнини редуктора в запобігання вимивання пластичного мастильного матеріалу рідким, застосовуваним для змазування зачеплення.

Ущільнення мазевтримуючим кільцем (рис. 9.60, а). Таке ущільнення є комбінованим - відцентровим і щілинним одночасно. Кільце обертається разом з валом і має дві - чотири кругові канавки трикутного перетину; зазор між кільцем і корпусом (стаканом) 0,1...0,3 мм (на кресленнях зазор не показують); вихід за торець корпуса -(стакану) С=1...2мм. Виступаючий за межі корпуса ділянка кільця відкидає рідке масло, інша циліндрична поверхня із проточками втримує пластичний мастильний матеріал від вимивання .

Ефективне ущільнення при постійному напрямку обертання створює гвинтова канавка, нарізана на зовнішній поверхні кільця (див. рис. 9.60, б), по якій мастильний матеріал направляється усередину корпуса (напрямок нарізки гвинтової лінії канавки протилежно напрямку обертання).

Торцеве ущільнення сталевою шайбою (див. рис. 9.60, в). Воно відноситься до типу контактних і досить ефективно охороняє підшипник від витікання мастильного матеріалу і влучення води й бруду. Кільце (на кресленні заштриховано) між шайбою й буртиком вала створює її точне центрування . Розміри шайб - див. Додаток 5.

Рис. 9.60. Мазевтримуючі кільця і шайби: а-із круговими канавками; б-із гвинтовою канавкою; в-сталева шайба із центрируючим