Проектирование быстроходного вала

Один из вариантов конструкции быстроходного вала редуктора представлен на рис. 4. Для размещения на валу деталей он так же, как и тихоходный вал, имеет ступенчатую форму и состоит из семи участков. При передаточном числе зубчатой передачи больше 2,5 быстроходный вал выполняют в виде вал-шестерни. Формирование изображения быстроходного вала в этом случае начинают с зубчатого венца, основные размеры которого определяются при расчете зубчатой передачи. Вариант конструктивного выполнения зубчатого венца зависит от соотношения диаметров заплечика подшипника d_зп (см. табл. 7) и окружности впадин шестерни d_f (рис. 5). Предпочтительным является вариант, при котором d_f > d_зп (рис. 5 а). При d_f < d_зп необходимо предусматривать участки для выхода червячной фрезы, нарезающей зубья (рис. 5 б, в). Длина этих участков L_в определяется графически в зависимости от диаметра фрезы D_ф. Диаметр фрезы назначают по величине модуля:

m, мм………… < 2.5 2.5…3 3…4 4…5 5…6 6…7

D_ф, мм……….. 70 80 90 100 112 125

Размер фаски зубчатого венца определяют по формуле C₁= 0,5m и округляют до ближайшего значения по табл. 1.

Диаметр хвостовика вала (участок № 1 на рис. 4) ориентировочно определяют из расчета вала на кручение по пониженным допускаемым напряжениям

d₁= ,

где T_б – крутящий момент на быстроходном валу, Н•м;

[ ] – пониженные допускаемые напряжения на кручение, [ ]=15 МПа для вала из стали 45.

Полученное значение d₁ округляют до ближайшего числа из ряда нормальных линейных размеров. Длину хвостовика рассчитывают по формуле l₁=1,5d₁ и также округляют по этому ряду. Участок вала с номером 2 предназначен для взаимодействия с уплотнением. Его диаметр равен d₂=d₁+5, а длина определяется по формуле (1), в которой B – ширина подшипника быстроходного вала (см. табл. 7).

Рис.4. Быстроходный вал редуктора

В этой формуле при наружном диаметре подшипника быстроходного вала D<105 мм можно принять L_k=18 мм, при D 105 мм – L_k=22 мм.

Подбор подшипников быстроходного вала следует начинать с шарикоподшипников радиальных однорядных средней серии. Для их размещения предназначены 3-й и 7-й участки. Диаметр этих участков определяют по формуле d₂=d₁+10 с округлением до ближайшего кратного 5 числа. В случае использования маслоотражательных, либо мазеудерживающих колец они также устанавливаются на участки 3-й и 7-й. Отсюда длина каждого из этих участков равна l₃ =B + S_c, где S_c – длина ступицы соответствующего кольца. Для маслоотражательного кольца S_c = для мазеудерживающего кольца , где S_k и определяются из таблиц к рис. 6 и 7.

Рис. 5. Конструкция вал-шестерни цилиндрической

Мазеудерживающими кольцами (рис. 6) закрывают все подшипники редуктора, если они смазываются пластичными смазками.

D	, мм	, мм
до 80
80…150
150…200

Рис. 6. Кольцо мазеудерживающее

Маслоотражательные кольца (рис. 7) устанавливают на быстроходном валу редуктора с косозубой или шевронной передачей при смазке подшипников масляным туманом, если делительный диаметр шестерни меньше наружного диаметра подшипника быстроходного вала.

Таблица 7

Подшипники шариковые радиальные однорядные (ГОСТ 8338-75)

.

Участки 4-й и 6-й являются буртиками, предназначенными для осевой фиксации подшипников. Диаметр этих участков равен диаметру заплечиков для подшипников d_зп и определяется по табл. 7.

D	, мм	, мм
до 80
80…150
150…200

Рис. 7. Кольцо маслоотражательное

Длина 4-го и 6-го участков определяется из условия примерного совпадения внутренних границ подшипников быстроходного и тихоходного валов, расположенных по одну сторону от зубчатой передачи.

Крышки подшипниковых узлов

Для горизонтальных цилиндрических редукторов можно использовать либо торцевые, либо врезные крышки подшипниковых узлов. Для вертикальных редукторов с одной плоскостью разъема используют торцевые крышки. Конструкция глухой торцевой крышки приведена на рис. 8. Размеры стальных торцевых крышек даны в табл. 8, где приняты следующие обозначения: d_б – диаметр болта крепления крышки; n₀ – число отверстий для крепления крышки. Остальные обозначения соответствуют рис. 8.

Таблица 8

Размеры крышек глухих торцевых, мм

Конструкция сквозной торцевой крышки приведена на рис. 9. Размеры стальных крышек даны в табл. 8 и табл. 9. В табл. 9 приняты обозначения в соответствии с рис. 9.

Рис. 8. Крышка глухая торцевая

Параметр e₂ на рис. 8 принимают равным 1…2 мм, диаметр d₂ = 0,85D.

Рис. 9. Крышка сквозная

Конструкция глухой врезной крышки приведена на рис. 10. Размеры врезных крышек даны в табл. 10.

Таблица 9

Размеры крышек сквозных, мм

Рис. 10. Крышка глухая врезная

Диаметр d₆ равен наружному диаметру манжетного уплотнения d₆ = D_y, ширина гнезда b выбирается из условия b b_y, где b_y – ширина уплотнения (табл. 11, рис. 11).

Шпонки призматические

Размеры призматических шпонок и пазов для них приведены в табл. 12, где приняты следующие обозначения: t₁ – глубина шпоночного паза на валу; t₂ - глубина шпоночного паза в ступице (рис. 12). В указанных в табл. 12 диапазонах длину шпонки следует выбирать из ряда: 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 150 160 180 200 220 250 280 320 360 400 450. Рекомендуются следующие допуски на ширину шпоночного паза: для вала N9; для ступицы J_s9 (см. рис. 12). Допуск на глубину шпоночного паза +0,2, на длину шпоночного паза – Н15. На валу глубину шпоночного паза задают либо размером t₁, либо размером d – t₁, в ступице – размером d + t₂.

Таблица 10

Размеры крышек глухих врезных, мм

Рис. 11. Конструкция манжеты типа I (без пыльника)

Таблица 11

Манжеты резиновые армированные по ГОСТ 8752-79

Таблица 12

Размеры шпонок призматических и пазов по ГОСТ 23360-78

Рис. 12. Пазы шпоночные

Крепежные изделия

Размеры болтов приведены в табл. 13, гаек в табл. 14, шайб пружинных в табл. 15 и колец пружинных упорных наружных в табл. 16. Длины болтов рекомендуется выбирать по ряду: 14 16 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 90 100 120 130 140 150 160 170 180 190 200 220 240 260 280 300 с учетом диапазонов длины, приведенных в табл. 13.

Конструкции и размеры незакаленных цилиндрических и конических штифтов показаны на рис. 13 и в табл. 17. Длину штифтов рекомендуется выбирать по ряду: 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100. Минимальная длина должна быть не меньше 2d.

Таблица 13

Болты с шестигранной головкой по ГОСТ 7798-70, исполнение 1

Таблица 14

Гайки шестигранные по ГОСТ 5915-70, исполнение 1

Таблица 15

Шайбы пружинные нормальные по ГОСТ 6402-70

Таблица 16

Кольца пружинные упорные наружные по ГОСТ 13940-86

Таблица 17

Размеры штифтов, мм

Рис. 13. Штифты цилиндрические по ГОСТ 3128-70 и конические

по ГОСТ 3129-70

Диаметр d₁ конического штифта определяется по формуле d₁= d + . Предельные отклонения диаметров цилиндрических штифтов класса точности А – m6 (n6), класса точности B – h8 (h9).

Маслоуказатель жезловый

Конструкция маслоуказателя жезлового, размеры и вариант его установки в корпусе редуктора показаны на рис. 14. Длина L выбирается конструктивно с учетом глубины погружения зубчатого колеса в масляную ванну (см. раздел 2).