21. Выбор уплотнений валов редуктора

Уплотняющие устройства необходимы для предохранения подшипниковых узлов от вытекания из них смазочного материала, а также для их защиты от попадания в подшипники пыли, грязи, продуктов износа и влаги.

Рассмотрим "внутренние" уплотняющие устройства подшипниковых гнезд редукторов.

При использовании пластичного смазочного материала полость гнезда подшипника отделяют от внутренней полости корпуса редуктора специальными уплотнениями: мазеудерживающими шайбами, имеющими на наружной поверхности своего диска кольцевые проточки или фасонной металлической упругой шайбой (втулка центрирует и защищает шайбу от возможных ее повреждений при демонтаже подшипника.

Стоит отметить, что в условиях единичного и мелкосерийного производства выгоднее применять мазеудерживающие шайбы.

Рассматрим устройства, предотвращающие вынос смазочного материала из корпуса редуктора наружу и препятствующие попаданию в него извне пыли, грязи и влаги.

По принципу действия уплотняющие устройства разделяют на контактные, обеспечивающие защиту, благодаря плотному контакту деталей в таких устройствах, и бесконтактные, основанные на создании условий, обеспечивающих потерю потоком смазочного материала своей кинетической энергии (лабиринтные, щелевые), или на действии центробежных сил (центробежные уплотнения).

В свою очередь, контактные уплотнения по направлению уплотняющего воздействия разделяют на радиальные и осевые (торцовые).

При выборе типа уплотнения необходимо учитывать:

• рабочую температуру подшипникового узла;

• вид смазочного материала подшипника;

• окружную скорость участка вала, предназначенного под уплотнение;

• характер внешней среды, в которой предполагается эксплуатация проектируемого редуктора.

Манжетные уплотнения являются самыми распространенными в редукторостроении и относятся к контактным уплотнениям радиального воздействия. Уплотнение осуществляется при помощи резиновой самоподжимающейся манжеты. Широкое применение манжетных уплотнений обусловлено их способностью надежно работать в среде минеральных масел, пластичного смазочного материала, воды при окружной скорости вала до 20 м/с и температуре  = -60…+170 ºС, а также их стандартизацией (ГОСТ 8752-79) и централизованным изготовлением в условиях массового производства на специализированных заводах.

Торцовые уплотнения подшипниковых гнезд корпусов редукторов в настоящее время осуществляют преимущественно при помощи упругих (стальных штампованных) торцовых уплотняющих шайб.

Уплотнение подшипниковых узлов редукторов упругими торцовыми шайбами применяют при любой смазке подшипников, но только при скоростях скольжения трущихся поверхностей до 6 м/с. Такое ограничение скорости обусловлено тем, что при больших скоростях скольжения резко возрастает интенсивность износа трущихся поверхностей и их нагрев, вследствие чего значительно снижается ресурс рассматриваемых шайб.

Применение торцовых упругих шайб позволяет резко снизить (по сравнению с манжетами) уровень требований к качеству поверхности вала в месте их установки. Однако необходимо отметить, что отсутствие стандартизации и централизованного изготовления уплотняющих шайб на специализированных заводах, в значительной мере мешают им более успешно конкурировать с манжетными уплотнениями.

Лабиринтные уплотнения редукторных валов являются бесконтактными, где уплотняющий эффект создается чередованием весьма малых радиальных и осевых зазоров. Эти зазоры образуют длинную узкую извилистую щель, в которой поток смазочного материала теряет свою кинетическую энергию.

Лабиринтные уплотнения работоспособны при любых видах смазки подшипников и в широком диапазоне скоростей. Однако они наиболее конкурентоспособны только в случае необходимости работы на высоких скоростях (V > 15 м/с). Поэтому они не подходят.

Центробежные уплотнения валов являются бесконтактными, основанными на действии центробежных сил. В связи с этим, центробежные уплотнения работоспособны при окружных скоростях валов V > 8 м/с и предназначаются для удержания только жидкого смазочного материала. Они тоже не подходят.

Щелевые уплотнения применяют только как дополнительные к другим видам уплотнений, например, к центробежным или лабиринтным, т.к. их защитное действие незначительно.

Однако необходимо отметить, что в условиях единичного и мелкосерийного производства целесообразно применение манжетных уплотнений. Также в этих условиях производства редукторов обычно отсутствует технологическое оборудование, необходимое для проведения поверхностной закалки валов. В этом случае манжету устанавливают не на вал, а на дистанционную втулку, подвергаемую объемной закалке, доступной в рассматриваемых условиях производства редукторов. Для облегчения монтажа манжеты на конце посадочного участка вала делают скос под углом 15º, а для выталкивания изношенной манжеты в подшипниковой крышке предусматривают 2 – 3 отверстия диаметром 3 – 4 мм.

Для исключения попадания в подшипник продуктов износа зубьев зубчатых колес, а также излишнего полива его маслом, вызывающего повышение сопротивления вращению и температуры подшипникового узла, применяют внутреннее уплотнение полости подшипникового гнезда в виде маслосбрасывающих колец.

Конструкции маслосбрасывающих колец, препятствуя прямому попаданию в полость гнезда подшипника потока масла, выжимаемого из зубчатого зацепления, позволяют конденсату масляного тумана, образующемуся на наружных конических поверхностях колец и на стенках корпуса редуктора, свободно поступать в подшипник.

Точеные кольца применяют в условиях единичного и мелкосерийного производства.