Эскизный проект редуктора

 

После вычислений межосевых расстояний, размеров зубчатых колес и червяков приступают к конструированию редуктора, первым этапом которого является разработка эскизного проекта. При этом определяют расположение деталей передач, расстояния между ними, диаметры ступеней валов, назначают типы подшипников и схемы их установки.

2.2.1 Устанавливают расстояния между деталями передач. Чтобы вращающиеся колеса не соприкасались с внутренними поверхностями стен корпуса и крышки редуктора, между ними оставляют зазор «а», мм, показанный на рисунке 1, который вычисляют по формуле

 

,

 

где L – наибольшее расстояние между поверхностями деталей передач редуктора, мм. Полученное значение «a» округляют в большую сторону до целого числа.

Рисунок 1

 

Удаление «b₀» дна корпуса от поверхностей колес или червяка передачи принимают

 

b₀ ≥ 4·α.

 

Расстояние между торцами колес двухступенчатого редуктора, выполненного по развернутой схеме, изображенной на рисунке 1, выбирают из интервала

 

С = (0,3…0,5)· α.

 

Для развернутого трехступенчатого редуктора значения параметров «α», «b₀» и «с» определяют так же как и для двухступенчатого.

При конструировании соосного двухступенчатого редуктора, показанного на рисунке 2, между торцами шестерни быстроходной ступени и колеса тихоходной ступени располагают два подшипника, расстояние между указанными торцами вычисляют после выбора подшипников по формуле

 

L_s = 3·α+ B₁+B₂ ,

 

где В₁ и В₂- ширина подшипников быстроходного и тихоходного валов соответственно.

Рисунок 2

 

Расстояние между деталями червячного и конического редукторов обозначены на рисунках 3 и 4.

Рисунок 3 Рисунок 4

 

2.2.2 Диаметры ступеней валов редуктора определяют в мм:

- для быстроходного (входного) вала ( рисунке 5),

а)диаметр ступени (конической или цилиндрической) для посадки на нее полумуфты

-

d ≥ (7…8) · .

 

Согласовывают вычисленное значение с величиной диаметра вала электродвигателя;

б) диаметр участков для установки подшипников

 

d_n ≥ d + 2 ∙ t;

 

диаметр буртика (заплечика) для упора подшипника

 

d_бn ≥ d_n + 3 ∙ r;

 

Рисунок 5

- для промежуточных валов, (рисунок 6)

А) диаметр ступени для посадки на нее колеса

 

d_k ≥ (6…7)∙

 

б) диаметр буртика для упора колеса

 

d_6k ≥ d_k + 3∙ f ;

 

в) диаметр участков для установки подшипников

 

d_n = d_k - 3∙ r (для исполнения 1);

 

d_n ≤ d_k (для исполнения 2);

 

г) диаметр буртика для упора подшипника

 

d_6n ≥ d_n + 3∙ r

 

Рисунок 6

 

- для тихоходного (выходного) вала, (рисунок 7),

а) диаметр поверхности для посадки полумуфты

 

 

d ≥ ( 5…6) ∙ .

 

Cогласовывают величину d с диаметром посадочной поверхности муфты, которую выбирают в зависимости от Tm и возможного значения d ;

б) диаметр ступеней для установки подшипников

 

dn ≥ d + 2∙t ;

 

в) диаметр буртика для упора подшипника

 

dбn ≥ dn + 3∙ r;

 

г) диаметр участка для посадки на него колеса

 

dк ≥ dбn ;

 

д) диаметр буртика для упора колеса

 

dбк ≥ dк + 3∙ r;

Рисунок 7

 

- для конической вала-шестерни (рисунок 8)

а) диаметр ступени для посадки на нее полумуфты

 

d ≥8∙ .

 

Согласовывают значение d с диаметром вала электродвигателя;

б) диаметр буртика для упора полумуфты

 

d₁ = d + 2 t;

 

в) диаметр резьбы

 

d₂ = d₁ + (2…4);

 

г) диаметр посадочной поверхности для подшипника

 

d_n ≥ d₂ ;

 

д) диаметр буртика для упора подшипника

 

d_бn = d_n +3∙ r.

 

Рисунок 8

 

В изложенных условиях Т_б, Т_пр и Т_m – моменты на быстроходном, промежуточных и тихоходном валах соответственно, Н.м

Большие значения интервалов параметров d и d_к принимают для валов передач с твердостью зубьев HRC › 55, шевронных передач, для валов на роликовых подшипниках, а также промежуточных валов соосных редукторов.

Величину буртика t, примерные размеры фасок подшипника r и колеса f выбирают в зависимости от значения d из таблицы 6:

 

Таблица 6 -

 

d, мм	17…24	25…30	32…40	42…50	52…60	62…70	71…85
t, мм		2.2	2.5	2.8		3.3	3.5
r, мм	1.6		2.5			3.5	3.5
f, мм			1.2	1.6			2.5

 

Значения диаметров округляют до величин из ряда нормальных линейных размеров: …8; 8,5; 9; 9,5; 10; 10,5; 11; 11,5; 12; 13; 14; 15; 16; 17; 18; 19; 20; 21; 22; 24; 25; 26; 28; 30; 32; 34; 35; 36; 38; 40; 42; 45; 47; 48; 50; 52; 53; 55; 56; 60; 62; 63; 65; 67; 70; 71; 72; 75; 80; 85; 90; 95; 100; 105; 110; 120; 125; 130; 140; 150; 160; 170; 180; 190; 200…

 

2.2.3 Выбирают тип подшипников из наиболее применяемых в машиностроении, изображенных на рисунке 9

Рисунок 9

 

Для опор валов цилиндрических прямозубых и косозубых колес редукторов применяют шариковые радиальные подшипники легкой серии. Если при последующей проверке грузоподъемность подшипника легкой серии окажется недостаточной, применяют подшипники средней серии.

С целью точной и жесткой фиксации конических и червячных колес в осевом направлении в качестве опор их валов применяют конические роликовые подшипники легкой серии. Такие же подшипники по тем же соображениям используют опорами конической вала-шестерни, а при частоте ее вращения выше 1500 мин^-1 рекомендуются подшипники шариковые радиально-упорные легкой серии. Опоры червяка в силовых червячных передачах нагружены значительными осевыми силами, поэтому он должен вращаться в конических роликовых подшипниках, иногда, при длительной непрерывной работе, в шариковых радиально-упорных подшипниках.

Для опор плавающих валов шевронных передач или передач с разделенными потоками мощности применяют радиальные подшипники с короткими цилиндрическими роликами легкой серии.

 

2.2.4 Определяют схемы установки подшипников. Обычно валы фиксируют в опорах от осевых перемещений, такие опоры называют фиксирующими.

 

 

 

Рисунок 10

 

Если же осевое перемещение вала не ограничивается в обоих направлениях, то опоры являются плавающими, что показано на рисунке 10. Вал фиксируется в одной опоре: на рисунке 10, а – одним радиальным подшипником (например, шариковым), а на рисунке 10, б – двумя радиальными или радиально-упорными подшипниками. Эти схемы применяют при любом расстоянии между опорами вала. При этом на рисунке 10, б характеризуется большей жесткостью фиксирующей опоры, поэтому ее применяют в конических зубчатых и червячных передачах. Схему (рисунок 10, а) широко применяют для валов цилиндрических зубчатых передач, а также для приводных валов конвейеров.

При выборе фиксирующей или плавающей опор учитывают следующее. Подшипники обеих опор должны быть нагружены по возможности равномерно, поэтому если опоры нагружены кроме радиальной еще и осевой силой, то в качестве плавающей выбирают опору, нагруженную большей радиальной силой. При действии на опоры вала только радиальных нагрузок в качестве плавающей назначают менее нагруженную опору. В этом случае будет меньше изнашиваться поверхность корпуса редуктора, сопряженная с подшипником, из-за температурного удлинения (укорочения) вала. Если же на выходном (входном) конце вала при монтаже привода будет устанавливаться муфта, то в качестве фиксирующей принимают опору вблизи этого конца вала.

На рисунке 11 изображены две схемы фиксации вала в двух опорах, причем в каждой опоре в одном направлении.

 

Рисунок 11

 

Применение этих схем зависит от расстояния между опорами. Связано это с изменением зазоров в подшипниках из-за нагрева при работе. При нагреве подшипников, зазоры в них уменьшаются, при нагреве вала длина его увеличивается. В результате осевые зазоры в подшипниках схемы (рисунок 11, а), называемой схемой «враспор», еще больше уменьшаются. Чтобы не происходило защемления вала в опорах, предусматривают осевой зазор а= 0,2-0,5 мм, величина которого должна быть несколько больше ожидаемой тепловой деформации подшипников и вала. Схема «враспор» проста, по ней могут быть применены как радиальные, так и радиально-упорные подшипники. Последние более чувствительны к изменению осевых зазоров, поэтому должно выполняться соотношение l /d=6-8. Для радиальных подшипников отношение l /d может быть больше 10.

При установке вала по схеме (рисунке 11, б), называемой схемой «врастяжку», защемление подшипников из-за температурных деформаций вала исключается, но могут появиться большие осевые зазоры, недопустимые для радиально-упорных подшипников, поэтому соотношение l /d = 8…10. Меньшие значения относятся к роликовым, большие к шариковым, подшипникам.

 

2.2.5 Эскизный чертеж редуктора вычерчивают после выполнения работ по пунктам 2.2.1-2.2.4, то есть после определения расстояний между деталями редуктора, диаметров ступеней валов, после выбора типов подшипников и схем их установки.

Редуктор рекомендуется изображать на миллиметровой бумаге в масштабе 1:1 в двух проекциях, которых обычно бывает достаточно для получения представления о конструкциях и размерах деталей редуктора и их относительном расположении. Пример эскизного проекта цилиндрического двухступенчатого редуктора приведен на рисунке 12.

 

Рисунок 12

 

Анализируют полученную конструкцию редуктора на возможность соприкосновения движущихся деталей с неподвижными, обеспечения смазывания в процессе работы зацеплений, подшипников и т.д. Например, если окажется, что зубчатое колесо на чертеже перекрывает часть вала соседней передачи, то в этом случае необходимо уменьшить диаметр этого колеса или увеличить межосевое расстояние соседней передачи путем изменения материалов зубчатых колес, их термообработки или новой разбивкой передаточного числа редуктора по ступеням. Эти же средства используют, если колесо передачи не погружается в масло на требуемую глубину h_m от одной высоты зуба до четверти его диаметра, указанную на рисунке 13.

Рисунок 13

 

Иногда для этой же цели применяют специальное смазочное колесо 1, изображенное на рисунке 14, или же наклоняют плоскость расположения осей колес по отношению к горизонту.

Рисунок 14

После анализа конструкции редуктора подбирают шпонки и выполняют по известным методикам проверочные расчеты валов, подшипников и шпонок.

Эскизный чертеж редуктора обсуждают с руководителем и после его согласования разрабатывают эскизный проект всего привода.