3021
.pdf
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
2 3
1
12
Рис.12
20
В процессе эскизного проектирования определяют как
конструкцию вала, так и размеры основных элементов вала:
диаметры и длины участков (ступеней).
Диаметр цилиндрического выходного конца вала d2 (см.рис.11) определяют из расчета на чистое кручение по пониженному допускаемому касательному напряжению [ ]
d |
|
3 |
16T1 |
|
, |
(8) |
|
2 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
[ |
] |
|
|
|
|
Величину допускаемого напряжения для углеродистых сталей принимают [ ]=15-20МПа. Рассчитанное значение диаметра вала округляют до ближайшего большего из ряда стандартных диаметров по ГОСТ 6636-69: 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 24, 25, 26, 28, 30, 32, 34, 35, 36, 38, 40, 42, 45, 48, 50, 52, 55, 60, 63, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 120, 130, 140, 150.
На рис.13 показан эскиз тихоходного вала одноступенчатого цилиндрического редуктора. Компоновочная схема тихоходного вала аналогична быстроходному валу (см.рис.12). Средний диаметр d2cp определяют по формуле (6), в которой Т1 заменяется на Т2. Коническая форма консольного участка вала обеспечивает точное и надежное соединение, возможность легкого монтажа и снятия устанавливаемых деталей.
Более подробные рекомендации по выбору и конструированию цилиндрических концов вала согласно ГОСТ 12080-66 и конических концов вала согласно ГОСТ 12081-72 даны в /4/.
Остальные диаметры ступеней вала выбирают конструктивно из того же ряда так, чтобы разность между диаметрами соседних ступеней не превышала 5-10 мм (см. рис.11 и 13).
Продольные размеры вала также в основном определяются конструктивно в зависимости от типов и размеров насаженных на вал деталей. Так длина выходного участка быстроходного вала l22, изображенного на рис.12, состоит из ширины венца Вш
21
шкива 3, который определяют из табл.1, ширины подшипниковой крышки 4(ГОСТ18511-73 и ГОСТ18512-73) и зазора между ними, который обычно принимают в пределах 8-15 мм. Обычно предварительно принимают l22= (1.5–2) d2. Длины цапф l31 l7 (см.рис.11) должны включать ширину подшипников 7 и маслоотражательных колец 8 (см.рис.12). Длины переходных ступеней l41 обычно выбирают минимально необходимой величины в пределах 8-15 мм. Длина участка под шестерню10 (см.рис.11,12) и колесо (см.рис.13) l5 и l51 равна ширине их ступиц, определенных в предыдущем расчете зубчатой передачи /1/. Длину переходных участков тихоходного вала (см.рис.13) l41,l61 l71 выбирают так, чтобы колесо располагалось симметрично относительно опор. Для этого l41=l61+l71.
22
|
|
l41 |
l51 |
|
|
l61 l71 |
|||||||
l22 |
l31 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
l21 |
|
|
|
5 |
|
d |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2cp |
3 |
4 |
7 |
3 |
d |
d |
d |
d |
d |
d |
|
l1 |
|
|
|
|
|
l2 |
|
|
|
l8 |
|
|
|
l3 |
l52 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l4 |
l7 |
|
|
|
|
l5 |
|
|
|
|
|
|
|
L
Рис.13
23
Ширину подшипников определяют из каталогов /3/,/4/ на подшипниковые узлы для соответствующих типов зубчатых передач по диаметру цапфы d3 (см.раздел 4.2).
4.1. Выбор и расчет шпоночных соединений
Для окружной фиксации деталей, насаженных на вал, ис-
пользуют шпоночные соединения. В зубчатых передачах при-
меняют сегментные (Рис.14) и призматические шпонки
(Рис.15). Первые устанавливают на валах с диаметром в месте посадки шпонки не более 38 мм и выбирают по табл.8. Для со-
единения валов с деталями, передающими вращение, приме-
няют главным образом призматические шпонки (табл.9), изго-
тавливаемые из углеродистых сталей (стали 45, Ст.6).
Длину шпонки l выбирают из стандартного ряда так, что-
бы она была меньше длины ступицы (см.рис.11, 13) на 5-10
мм.
24
Таблица 9 /3/
|
|
b |
|
2 |
|
d1 |
t |
h |
1 |
||
|
t |
|
l |
|
d |
d вала, мм |
b |
h |
d1 |
l |
t1 |
t2 |
|
|
|
|
|
|
|
Св.10 |
4 |
5 |
13 |
12.6 |
3.5 |
1.8 |
До 12 |
|
6.5 |
16 |
15.7 |
5 |
|
|
|
7.5 |
19 |
18.6 |
6 |
|
Св.12 |
5 |
7.5 |
19 |
18.6 |
5.5 |
2.3 |
До 17 |
|
9 |
22 |
21.6 |
7 |
|
|
|
10 |
25 |
24.5 |
8 |
|
Св. 17 |
6 |
9 |
22 |
21.6 |
6.5 |
2.8 |
До 22 |
|
10 |
25 |
24.6 |
7.5 |
|
|
|
11 |
28 |
27.3 |
8.5 |
|
Св. 22 |
8 |
9 |
22 |
21.6 |
6 |
3.3 |
До 30 |
|
11 |
28 |
27.3 |
8 |
|
|
|
13 |
32 |
31.4 |
10 |
|
Св. 30 |
10 |
13 |
32 |
31.4 |
10 |
3.3 |
До 38 |
|
15 |
38 |
37.1 |
12 |
|
|
|
16 |
45 |
43.1 |
13 |
|
Св. 38 |
12 |
19 |
65 |
59.1 |
16 |
3.3 |
До 44 |
|
|
|
|
|
|
25
Таблица 10 /3/
|
b |
2 |
|
t |
h |
1 |
|
t |
|
l |
d |
d вала, мм |
b |
h |
t1 |
t2 |
|
|
|
|
|
|
|
Св. 12 до 17 |
5 |
5 |
3 |
2.3 |
|
|
|
|
|
|
|
Св. 17 до 22 |
6 |
6 |
3.5 |
2.8 |
|
|
|
|
|
|
|
Св. 22 до 30 |
8 |
7 |
4 |
3.3 |
|
|
|
|
|
|
|
Св. 30 до 38 |
10 |
8 |
5 |
3.3 |
|
|
|
|
|
|
|
Св. 38 до 44 |
12 |
8 |
5 |
3.3 |
|
|
|
|
|
|
|
Св. 44 до 50 |
14 |
9 |
5.5 |
3.8 |
|
|
|
|
|
|
|
Св. 50 до 58 |
16 |
10 |
6 |
4.3 |
|
|
|
|
|
|
|
Св. 58 до 65 |
18 |
11 |
7 |
4.4 |
|
|
|
|
|
|
|
Св. 65 до 75 |
20 |
12 |
7.5 |
4.9 |
|
|
|
|
|
|
|
Св. 75 |
до 85 |
22 |
14 |
9 |
5.4 |
|
|
|
|
|
|
Св. 85 |
до 95 |
25 |
14 |
9 |
5.4 |
|
|
|
|
|
|
Св. 95 до 110 |
28 |
16 |
10 |
6.4 |
|
|
|
|
|
|
|
Св. 110 |
до 130 |
32 |
18 |
11 |
7.4 |
|
|
|
|
|
|
Примечания: 1. Стандартный ряд длин, мм: 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 125,
160, 180 (до 500).
2. В СТ СЭВ 189-75 даны длины сечений шпонок для валов d =2-500 мм.
26
Выбранные шпонки проверяют на прочность по напряжениям смятия
|
|
|
|
2T1 |
|
[ |
]cm , |
(9) |
|
cm |
|
|
|
|
|||
|
|
|
dl(h |
t1 ) |
|
|
||
а сегментные шпонки – и по напряжениям среза |
|
|||||||
|
|
2T1 |
[ |
]cp , |
|
(10) |
||
|
cp |
dlb |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||
где [ ]cm - |
допускаемое |
напряжение смятия, |
равное |
|||||
90..120МПа; |
[ ]cp - |
допускаемое |
напряжение среза, |
равное |
||||
60...90МПа; d- диаметр вала в месте посадки шестерни; l- рабочая длина шпонки, которая уменьшается на ее ширину b в случае использования шпонки со скругленными торцами(на
рис.5 l=l41, на рис.7 l=l52) на.
Если условия прочности (7), (8) не выполняются, устанавливают 2 шпонки в сечении под углом 1800 или три шпонки под углом 1200.
4.2. Ориентировочный выбор подшипников
Ориентировочный выбор типа и размеров подшипников зависит от типа зубчатой передачи, используемой в редукторе. Так для прямозубой передачи рекомендуют радиальные шарикоподшипники, для косозубых - радиально-упорные шарикоили конические роликоподшипники, для шевронных – радиальные роликоподшипники с короткими цилиндрическими роликами. Более точные рекомендации по выбору подшипников находятся в табл. 11
27
|
|
|
Таблица 11 /3/ |
|
|
|
|
||
|
Конструктивное обо- |
|
||
Fa/ Fr* |
значение и угол кон- |
Тип подшипника |
||
|
такта |
|
||
До |
=0 |
|
Однородные, радиальные ша- |
|
0.35 |
|
рикоподшипники |
||
|
|
|||
|
|
|
Радикально-упорные шарико- |
|
0.35- |
36000; |
=120 |
подшипники. Допускается |
|
0.8 |
особо легкая и сверхлегкая |
|||
|
|
|||
|
|
|
серия |
|
|
|
|
При весьма высоких скоро- |
|
0.81- |
46000; |
=260 |
стях легкая серия радиально- |
|
1.2 |
упорных шарикоподшипни- |
|||
|
|
|||
|
|
|
ков |
|
|
|
|
Радиально-упорные шарико- |
|
Свыше |
66000; |
0 |
подшипники. При высоких |
|
1.2 |
|
скоростях конические роли- |
||
|
|
|||
|
|
|
коподшипники |
|
|
|
|
|
|
Здесь Fr* радиаль- |
||
|
|
|
|
|
ная составляющая |
||
|
|
|
Fa(SI) |
|
нагрузки |
Fпш |
на |
|
* |
|
|
Рис.16 |
подшипник, |
- |
|
Fr |
Fпш |
D |
|
|
|
||
|
|
угол |
контакта |
||||
|
|
|
|||||
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
d |
|
(рис.16). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
|
|
В |
|
|
|
|
|
28
4.3 Составление расчетной схемы вала
Для ступицы зубчатого колеса, насаженного на вал, назначают в пределах
lcm (1.2 1.5)d5 , lcm b . |
(11) |
Расчетное расстояние lp между опорами вала (Рис.17) определяют по формуле
l p lcm 2A k1a k2 B k3bm (5...10) мм, |
(12) |
где А – расстояние между внутренней стенкой корпуса 6 и торцом зубчатого колеса 7 (см.рис.6), А=8-15мм; a - расстояние между торцом подшипника и точкой пересечения линии действия опорной реакции с осью вала (см. рис.16); В – ширина подшипника (см. рис.16); bm - ширина маслоотражательного
кольца 8 (см.рис.12), bm =8…12мм.
|
|
|
lb |
|
lp |
lb |
lp |
|
|
||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.17,б |
|
|
Рис.17,а |
||||
|
|
|
|||
Коэффициенты k1 0, k2 1 для прямозубых передач. Для косозубых передач при установке подшипников по схеме
враспор, как показано на рис.17,а, ( |
180) коэффициенты |
||||
k1 |
2; k2 |
0. |
При установке |
подшипников |
врастяжку |
(рис.17,б) k1 |
2; k2 |
0. |
|
|
|
Коэффициент k3 =0 в (12), если d3n1(2) 3х105мм об/мин, то |
|||||
есть подшипник смазывается жидким маслом. |
k3 =1, если |
||||
d3n1(2) 3х105мм об/мин, то есть смазка подшипника консистентная, здесь n –частота вращения соответственно ведущего
или ведомого вала, d3-диаметр цапфы (см.рис.11,13).
29