Рис.6
Диаметры (мм) отдельных участков вала-шестерни определяют по соотношениям (рис. 6):
, d1 ³ d + 2t, dБП ³ dП + 3r; dП ³ d2, d2 = d1 + (2 … 4)мм,
где ТБ - вращающий момент на валу-шестерне, Н×м, d2 – диаметр резьбы под стопорную гайку (см. п. 5).
3.2. Общие положения о конструировании опор
После эскизной проработки конструкции вала и сопряженных с ним деталей передач подбирают подшипники качения. Конструкция и качество опор определяются типом подшипников, схемой их установки и способом крепления в корпусе и на валу. Это, в свою очередь, зависит от условий работы - величины, направления и характера нагрузки, длины и жесткости вала, вида смазки, защиты от загрязнения; точности изготовления деталей и корпуса (соосности отверстий), качества монтажа, необходимости регулировки и демонтажа подшипников; ресурса (срока службы) подшипников до замены; экономичности, стоимости подшипников и опор в целом. Все это позволяет выбрать тип подшипников и конструктивно оформить опоры.
Выбор типа подшипника. Подшипники - изделия стандартные. При проектировании машин и механизмов их выбирают из каталожных таблиц.
При выборе типоразмера подшипника для заданного диаметра вала dП и условий работы следует учитывать: величину, направление и характер действующей нагрузки; частоту вращения вала; необходимый ресурс работы в час; особые требования, зависящие от конструкции узла или машины и условий их эксплуатации; стоимость подшипника.
На рис. 7 приведены эскизы подшипников, наиболее часто применяемых в практике машиностроения.
В соответствии с установившейся практикой проектирования и эксплуатации машин тип подшипников и схему их установки выбирают по следующим рекомендациям.
Для опор валов цилиндрических прямозубых и косозубых колес редукторов применяют чаще всего шариковые радиальные подшипники (рис. 7, а). Первоначально назначают подшипники легкой серии. При чрезмерно больших размерах шариковых подшипников в качестве опор валов цилиндрических колес применяют подшипники конические роликовые (рис. 7, г).
а б в г
Рис. 7
Шариковые радиальные подшипники характеризуются малой осевой жесткостью. Поэтому в силовых передачах для опор валов конических и червячных колес применяют конические роликовые подшипники (рис. 7, г). Первоначально выбирают легкую серию.
Для опор вала конической шестерни принимают по тем же соображениям конические роликовые подшипники (рис. 7, г). При высокой частоте вращения вала-шестерни (п > 1500 мин-1) принимают легкую серию.
Опоры червяка в силовых червячных передачах нагружены значительными осевыми силами. Поэтому в качестве опор вала червяка принимают в основном конические роликовые подшипники (рис. 7, г). При длительной непрерывной работе червячной передачи с целью снижения тепловыделений применяют также шариковые радиально-упорные подшипники (рис. 7, б).
Для опор плавающих валов (червяки при расстоянии между опорами l > 200 мм, шевронные передачи) применяют радиальные подшипники шариковые или с короткими цилиндрическими роликами (рис. 7, в) с одной стороны (плавающая опора), а с другой спаренные радиально-упорные (см. рис. 8).
Схемы установки подшипников. В большинстве случаев валы должны быть зафиксированы в опорах от осевых перемещений. По способности фиксировать осевое положение вала опоры разделяют на плавающие и фиксирующие.
Плавающие опоры допускают осевое перемещение вала в любом направлении для компенсации его удлинения (укорочения) при температурных деформациях. Они воспринимают только радиальную силу. В качестве плавающих опор применяют шариковые и роликовые радиальные подшипники, типы которых показаны на рис. 7 а, в.
Фиксирующие опоры ограничивают осевое перемещение вала в одном или в обоих направлениях. Они воспринимают радиальную и осевую силы. В качестве фиксирующих опор применяют шариковые и роликовые подшипники, типы которых показаны на рис. 7, б, г.
В схемах а и б рис. 8, одна опора фиксирующая, вторая - плавающая. Фиксирующая опора ограничивает осевое перемещение вала в обоих направлениях. В опоре может быть установлен один или два подшипника, которые закрепляют в осевом направлении с двух сторон как на валу, так и в корпусе. В плавающей опоре внутреннее кольцо подшипника закреплено с двух сторон на валу, а наружное - свободно перемещается в корпусе вдоль оси.
В таком виде вал с опорами представляет собой статически определимую систему и может быть представлен в виде балки с одной шарнирно-неподвижной и одной шарнирно-подвижной опорами.
Схемы а и б рис. 8. применяют при любом расстоянии между опорами вала.
При выборе плавающей и фиксирующих опор учитывают рекомендации:
1. Подшипники обеих опор должны быть нагружены по возможности равномерно, поэтому если на вал действует осевая сила, то плавающей выбирают опору, нагруженную большей радиальной силой. При этом всю осевую силу воспринимает подшипник, менее нагруженный радиальной силой.
2. При отсутствии осевых сил плавающей выполняют менее нагруженную опору, чтобы уменьшить сопротивление осевому перемещению подшипника и изнашивание поверхности корпуса.
3. Если входной (выходной) конец вала соединяют с другим валом муфтой, то фиксирующей принимают опору вблизи этого конца вала.
В схемах в и г (см. рис. 8) обе опоры фиксирующие, причем каждая опора фиксирует вал в одном направлении. В опорах этих схем могут быть установлены подшипники шариковые или роликовые радиальные и радиально-упорные.
Указанные схемы применяют с определенными ограничениями по расстоянию lП
между опорами. Связано это с изменением зазоров в подшипниках при температурных деформациях валов.
В схеме в (см. рис. 8), называемой схемой установки подшипников "враспор" (от осевых сил в сечениях вала между опорами действуют напряжения сжатия), чтобы не происходило защемления тел качения вследствие нагрева при работе, предусматривают осевой зазор а (на рис. не показан). Величина зазора должна быть несколько больше ожидаемой тепловой деформации подшипников и вала. Из опыта известно, что в узлах с радиальными шарикоподшипниками при lП < 300 мм а = 0,2...0,5 мм. Требуемый зазор а создают при сборке с помощью набора тонких металлических прокладок, устанавливаемых между корпусом и крышкой подшипника.
В схеме г (см. рис. 8), называемой схемой установки подшипников "врастяжку", возможность защемления тел качения подшипников вследствие температурных деформаций вала уменьшается, так как в этой схеме при удлинении вала осевой зазор в подшипниках увеличивается. По этой причине расстояние между подшипниками может быть несколько больше, чем в схеме враспор: lП < (8...10)dП. Меньшие значения - для роликовых, большие - для шариковых радиально-упорных подшипников. Для шариковых радиальных lП < 12 dП.
Рис. 8
3.3. Эскизная компоновка редуктора
После определения размеров и конструкции валов редуктора, сопряженных с ним деталей, расстояний между ними и корпусом есть возможность приступить к эскизной компоновке редуктора.
Эскизная компоновка выполняется на листах ватмана или миллиметровой бумаге. Все изображения выполняются строго в масштабе 1:1.
Расстояния между деталями передач. Чтобы поверхности вращающихся колес не задевали за внутренние поверхности стенок корпуса, между ними оставляют зазор а, мм (рис:
,
где L - расстояние между внешними поверхностями деталей передач, мм.
Рис. 9 Рис. 10
Рис. 11 Рис. 12
Вычисленное значение а округляют в большую сторону до целого числа. В дальнейшем под а будем понимать также расстояние между внутренней поверхностью стенки корпуса и торцом ступицы колеса.
Расстояние b0 между дном корпуса и поверхностью колес или червяка для всех типов редукторов и коробок передач принимают: b0 ³ 3а.
Расстояние между торцовыми поверхностями колес двухступенчатого редуктора (рис. 9), выполненного по развернутой схеме, принимают
с = (0,3... 0,5)а.
В двухступенчатых соосных редукторах между торцовыми поверхностями шестерни быстроходной ступени и колеса тихоходной ступени расположены два подшипника опор соосных валов. Расстояние ls между зубчатыми колесами определяют по соотношению ls = 3а + В1 + В2 (рис. 10). Здесь В1 и В2 — ширины подшипников опор быстроходного и тихоходного валов.
Расстояние а и b0 в коническом (рис. 11) и червячном (рис. 12) редукторах определяют по соотношениям, приведенным выше.
Выполнение эскизной компоновки начинается с выбора положения осевых линий валов в соответствии с расчетными межосевыми расстояниями, и затем прочерчиваются все детали и узлы конструкции (рассчитанные или выбранные в соответствии с существующими рекомендациями). Подробная последовательность выполнения эскизной компоновки зависит от типа редуктора.
Цилиндрический одноступенчатый редуктор
В центральной части листа (ватмана или миллиметровки) (рис. 13, а) наносят две параллельные осевые линии (оси зубчатых колес) отстоящих одна от другой на расстоянии, равном aw (aw - межосевое расстояние см. расчет цилиндрических зубчатых передач).
Обозначают штрихпунктирными линиями делительные окружности с диаметрами dl и d2. Показывают сплошными линиями окружности вершин зубьев dal и dа2 и впадин df1 и df2 и линии, ограничивающие ширину шестерни и колеса b1 и b2 (b1 = b2 + 5 мм.), проставляют эти параметры на эскизе в буквах, а значения - в цифрах. Зацепления зубьев выделяют с помощью вырыва.
Следующем шагом выполняемой работы (рис. 13, б) является вычерчиванием контура внутренней стенки корпуса редуктора на расстоянии зазора a и расстояние b0 между дном корпуса и поверхностью колес или червяка.
После нанесения контуров внутренней стенки корпуса прочерчивают габариты валов, предвидя размещение на них сопряженных деталей. Вычерчивание валов начинают с диаметров, на которых монтируется колесо и шестерня (если она отдельна от вала).
Расстояние между ступицей и корпусом обеспечиваются с одной стороны буртиком на валу, а с другой - дистанционной втулкой. Именно в эти детали вдоль оси упираются подшипники своими внутренними кольцами.
С учетом типа выбранных подшипников и схем их установки, вычерчивают подшипниковые узлы. При этом принимается решение о способе смазывания подшипников. Если смазывание осуществляется масляным туманом, то подшипники устанавливают на расстоянии 3 ... 6 мм от внутреннего торца стенки корпуса редуктора.
а)
б)
Рис. 13
Затем с учетом ширины подшипника и способа его регулировки и типа крышек вычерчивается размер глубины гнезда корпуса под подшипниковый узел. Глубины подшипниковых узлов lп1 и lп2 определяются размерами деталей, обеспечивающих регулировку подшипников и их фиксирование вдоль оси, а также смазывание. При индивидуальном смазывании подшипников во избежание вымывания консистентной мази из подшипникового узла его изолируют от внутренней части корпуса мазеудерживающими кольцами или применяют подшипники с защитными шайбами. Во избежание излишней смазки (что создает дополнительное сопротивление в работе подшипников) предусматривают маслоотражательные шайбы.
Конический редуктор
Построение конической зубчатой передачи (рис. 14) начинают с нанесения двух взаимно перпендикулярных линий. От точки пересечения "О" этих линий откладывают по осям, вверх и вниз отрезки ОА, равные 0,5 d1, а вправо и влево отрезки ОВ, равные 0,5 d2.
Через точки А проводят горизонтальные линии, а через точки В - вертикальные до взаимного пересечения в точках С. Точки С соединяют с точкой О линиями, которые представляют собой образующие делительных конусов, восстанавливают перпендикуляры, на которых откладывают высоту головки ha = mte и ножки hf = 1,2mte зуба. Концы отложенных отрезков соединяют с точкой О линиями, которые представляют собой образующие конусов вершин и впадин зубьев. Вдоль образующих делительных конусов от точек С по направлению к точке О откладывают ширину зуба b и проводят границу зуба. Толщину венца обода шестерни и колеса назначают одинаковой и равной δ0 = 2,5mte + 2 мм.
Далее конструируют подшипниковые узлы, приняв схему их установки, регулирования и фиксирования, а также способ смазывания.
Червячный редуктор
Для построения червячной передачи (рис. 15, а) проводят параллельные горизонтальные линии на расстоянии aw друг от друга и пресекают их перпендикулярной линией. Из точки пересечения О2 центра червячного колеса - описывают делительную окружность радиусом 0,5d2. От оси червяка вверх и вниз откладывают отрезки, равные 0,5dw1, перпендикулярно которым проводят горизонтальные линии. При этом нижняя линия начального диаметра червяка должна быть касательной к делительной окружности колеса - это полюс зацепления Р.
Из центра О2 радиусом 0,5da2 описывают окружность вершин зубьев и радиусом 0,5daМ2 наибольшую окружность червячного колеса. Также поступают с изображением диаметров вершин и впадин червяка, откладывают от оси червяка вверх и вниз отрезки, равные 0,5dal и 0,5df1. Вдоль оси червяка откладывают длину нарезанной части червяка b1.
Вторую проекцию червячной передачи (см. рис. 15, а) вычерчивают аналогично описанной выше. При этом следует учесть, что между диаметрами dal вершин витков червяка и впадин зубьев df2 червячного колеса, а также между диаметрами da2 вершин зубьев червячного колеса и впадин df1 витков червяка должен быть зазор с = 0,2т. После графического построения червячной пары очерчивают границы внутренней стенки
Рис. 14
корпуса редуктора (рис. 15, б) на расстоянии a от габаритов колеса и червяка с трех сторон и на расстоянии b0 от основания корпуса до вершин витков червяка dal или зубьев колеса daМ2. Наносят контуры принятых подшипников, решают вопрос смазывания и глубины их удаления от торца ступицы колеса и конца нарезки витков.
а)
б)
Рис. 15
4. Соединения вал - ступица
Для закрепления на валах деталей, передающих момента вращения, с детали на вал и наоборот применяют конструктивные решения в виде шпоночных, штифтовых, профильных и с гарантированным натягом.
Из перечисленных разновидностей наиболее простыми являются соединения призматическими шпонками (табл. 6). Они имеют прямоугольное сечение и изготовляются из цельнотянутой стали.
На участках крепления деталей, передающих вращающий момент, выполняют шпоночные позы. Размеры поперечного сечения шпонки выбираются в зависимости от диаметра вала. Длина l шпонки обычно на 5¸10 мм короче ширины ступицы lcm.
На одном валу может быть установлено несколько деталей, передающих крутящий момент. При этом шпоночные пазы соединения зубчатое колесо - вал и шкив - вал должны, по возможности, иметь одинаковую ширину и располагаться на одной линии. Это позволяет обрабатывать шпоночные пазы при одной установке.
Таблица 6.
Шпонки призматические (из ГОСТ ), мм
| ||||||
Диаметр вала d | Сечение шпонки | Глубинa паза | Длина l | |||
Свыше | До | b | h | вала t1 | ступицы t2 | |
12 | 17 | 5 | 5 | 3 | 2,3 | 10 ¸ 56 |
17 | 22 | 6 | 6 | 3,5 | 2,8 | 14 ¸ 70 |
22 | 30 | 8 | 7 | 4 | 3,3 | 18 ¸ 90 |
30 | 38 | 10 | 9 | 5,5 | 3,8 | 22 ¸ 110 |
38 | 44 | 12 | 11 | 7 | 4,4 | 28 ¸ 140 |
44 | 50 | 14 | 12 | 7,5 | 4,8 | 36 ¸ 160 |
50 | 58 | 16 | 14 | 9 | 5,4 | 45 ¸ 180 |
58 | 65 | 18 | 16 | 10 | 6,5 | 50 ¸ 200 |
65 | 75 | 20 | 18 | 11 | 7,4 | 56 ¸ 220 |
75 | 85 | 22 | 20 | 12 | 8,4 | 63 ¸ 250 |
85 | 95 | 25 | 22 | 13 | 9,5 | 70 ¸ 280 |
Примечания: 1. Длины шпонок выбирают из ряда 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, 2Пример обозначения шпонки с размерами b = 18 мм, h = 11 мм, l =80 мм: «Шпонка 18´11´80 ГОСТ »
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 |
