5.13. Конструкции зубчатых колес и некоторых деталей редукторов.
Конструкцию стального зубчатого колеса выбирают в зависимости от его диаметра, объема производства и конкретных условий завода - изготовителя. Поэтому нет жестких универсальных правил по конструированию колес. Однако существую рекомендации и усредненные соотношения. Некоторые конструкции зубчатых колес показаны на рис. 5.61, 5.62
Рис.5. 61
Конструкции зубчатых колес:
а) кованное;
б) кованное или литое однодисковое несимметричное;
в) литое однодисковое симметричное
Шестерню редуктора изготавливают, как правило, вместе с валом. Называется такая деталь вал- шестерня. Отдельно от вала шестерню выполняют в случае ее больших диаметральных габаритов или по другим соображениям.
Заготовкой для вала- шестерни и для зубчатого колеса при диаметре до 500 (600) мм служит круглый прокат или плюшка, полученная свободной ковкой. Колесо выполняется с расположенными посередине диском толщиной около трети ширины колеса, а при небольших габаритах- в виде сплошного цилиндра. Обработке подлежат все поверхности заготовки.
.
Рис.5. 62.
Конструкции зубчатых цилиндри-ческих, конических и червячных колес
В массовом производстве используют штампованные заготовки, нерабочие поверхности которых не требуют обработки. Ковка в односторонних подкладных штампах представляет собой технологический вариант, промежуточный между свободной ковкой и штамповкой, и применяется преимущественно в серийном производстве. Диск в этом случае смещают к одному из торцов колеса.
Колеса крупных размеров отливают с диском и ребрами жесткости. Расположение диска у одного из торцов весьма технологично, но в такой конструкции обод оказывается несколько менее жестким, чем при диске, расположенном посередине. Колесо большой ширины выполняют двухдисковым, чтобы сделать обод достаточно жестким.
Кроме того, в тяжелом машиностроении применяются бандажированные колеса со стальным кованным зубчатым бандажом и чугунным центром. Крупные колеса, изготавливаемые в небольшом количестве, иногда целесообразно делать сварными. Они легче литых и не требуют моделей.
Допуски и посадки в редукторах.
Система допусков
предусматривает ряд квалитетов- уровней
точности, обозначаемых цифрами. Для
определенного диапазона номинальных
размеров установлен в зависимости от
квалитета допуск, характеризующий
максимальное и минимальное значение
заданного размера. Номер квалитета
зависит от требований, предъявляемых
к детали, узлу. Основные отклонения
отверстий обозначаются латинскими
прописными буквами (40H7),
валов - строчными (40k6).
На производстве часто применяют цифровые
обозначения отклонений (40
).
В инженерной практике, применяя тот или иной квалитет, обычно говорят о классе точности. Изготовление обычных деталей чаще всего осуществляется по 2- 5 классам точности. При этом в системе отверстий допуск на изготовление отверстия обозначается
для 2-го класса точности полем Н7;
для 2а -«- Н8;
для 3-го -«- Н9;
для 3а -«- Н10;
для 4-го -«- Н11;
для 5-го -«- Н12.
При закреплении ступицы зубчатого колеса на валу возможно применение следующих посадок:
H7/n6- переходная посадка предусматривающая демонтаж;
H7/s6- прессовая посадка, гарантирующая значительный натяг, при которой нет разборки;
H7/k6, H7/m6, H7/r6, H8/s7, H8/u8- промежуточные посадки.
Посадку необходимо назначать тем туже, чем сильнее колебания нагрузки. Чаще всего это делается по аналогии с известными конструкциями.
Для вала в месте неподвижного сопряжения его с внутренним кольцом подшипника качения в большинстве случаев назначают отклонения k6. При этом посадка получается тугой. Если внутреннее кольцо перемещают вдоль вала при регулировании зазора в подшипнике, то для вала необходимы отклонения h6, js6, обеспечивающие менее тугую посадку. В случае свободного провода через внутреннее кольцо участка вала, последний выполняют по d9, d11. Отверстия корпусов, сопрягаемые с наружными поверхностями подшипников, растачиваются, как правило, по H7.
Допуски зубчатых цилиндрических и червячных передач назначаются по стандартам и зависят от степени точности, задаваемой при проектировании.
Отклонения от идеальных геометрических форм и идеального положения поверхности детали могут нарушать правильное относительно других деталей ее положение и препятствовать нормальной работе механизма. Например, торцовое (осевое) биение уступа, фиксирующего в осевом направлении подшипник качения, свидетельствует о неперпендикулярности между опорной плоскостью уступа и осью вала и приводит к перекосу внутреннего кольца подшипника относительно наружного. Перекос шпоночного паза не только смещает посаженную на вал деталь, но и может мешать сборке. Поэтому необходимо ограничивать те отклонения геометрических форм и взаимного расположения, которые вызывают неточности монтажа и неисправности работы. Допуски устанавливают в соответствии с требуемой точностью изделий и с техническими возможностями станков, где эти изделия обрабатывают.
Корпусные детали.
Корпус редуктора состоит обычно из собственно корпуса и крышки, которые отливаются из чугуна. Применяются также и сварные стальные корпуса. Они легче чугунных и для изготовления не требуют моделей.
Основными элементами корпуса являются его стенки, опорная подошва или лапы, фланец корпуса, прилегающий к фланцу крышки, и гнезда подшипников. Эти гнезда часто подкрепляют ребрами, которые создают дополнительные соединения между гнездами , стенкой корпуса и его подошвой, повышают общую жесткость конструкции и укрепляют переход от стенки к подошве. Такое укрепление необходимо, потому что в районе этого перехода нередко образуются трещины. Особенно важны ребра у подшипников тихоходного вала, которые нагружены сильнее других. Ребра могут служить также для увеличения поверхности корпуса и усиления теплоотдачи. В нижней части корпуса имеется бобышка с резьбой для маслоспускной пробки. Чтобы загрязненное масло сливалось полностью, дну корпуса следует придать уклон.
Крышка по конструкции аналогична корпусу. В ней обычно предусматривают люк, размеры которого достаточны для осмотра передач. Люк закрывают плоской крышкой (литой чугунной или из стального листа), которая крепится винтами или болтами. В крышке редуктора размещается отдушина для выхода воздуха. Для предотвращения попадания загрязнений внутрь редуктора могут устанавливаться колпаки с фильтрами. В корпусе или крышке предусматривается также прилив для маслоуказателя или контрольных пробок.
Для подъема и транспортировки крышку снабжают проушинами, а корпус крюками. Вместо проушин могут быть установлены рым- болты. Небольшие серийные редукторы изготавливают без крюков. Во фланце корпуса редуктора должно быть резьбовое отверстие, чтобы при разборке ввинтить болт и отжать крышку от корпуса.
Толщина стенки корпуса может определяться из соотношения
= 0,025Аwт + 3 мм 6 мм
или
= 2(Мкрт)1/4 6 мм,
где Аwт - межосевое расстояние тихоходной ступени; Мкрт - крутящий момент тихоходной ступени [ кГс*м].
Диаметр фундаментных болтов
d= 0,04 Аwт + 10 [мм]
или
d= (40 Мкрт)1/3.
Количество фундаментных болтов:
в 1 ступенчатых редукторах 4-6; в 2-х ступенчатых 4-6 при суммарном межосевом расстоянии до 500мм и 6- 8 при суммарном межосевом расстоянии > 500 мм.
Диаметр стяжных болтов у подшипников d1 0,75 d.
Диаметр болтов, соединяющих фланцы корпуса и крышки d2 0,6 d.
Расстояние между болтами во фланцах (10- 12) d2. Минимальные зазоры от внутренней поверхности корпуса или крышки до поверхности вершин колеса 1, 2 ; до торца колеса 0,8; между колесами 0,5.
Отдушины.
В связи с тем, что в редукторах всегда используется для охлаждения масло, а при вращении колес выделяется энергия, частично поглощаемая жидкостью, то для выхода образующихся паров, газов необходимы специальные устройства- отдушины. Иногда их называют сапунами. Некоторые конструкции таких отдушин приведены на рис.5.63.
Рис. 5.63. Отдушины.
В основном смазка зубчатых и червячных передач в редукторах производится нефтя-ными маслами, характе-ристики которых приведены в таблице 5. 6.
Характеристики некоторых минеральных масел
Таблица 5.6
Наименование и марка масла |
Вязкость, сСт |
Индустриальное: ИС-30, 30 (машинное Л) ИС-45, 35 (машинное С) ИС-50, 50 (машинное СУ) |
27…33 38…52 42…58 |
Турбинное: 46 (турбинное УТ) 57 (турборедукторное) |
44…48 55…59 |
Цилиндровое 24 (вискозин) 38 (цилиндровое 6) 52 (вапор) |
20…28 32…44 44…59 |
Смазку заливают через смотровой люк или специальное отверстие в крышке.
Загрязненная смазка сливается через отверстие у дна корпуса, закрываемого резьбовой пробкой. На рис.5.64 даны конструкции маслоспускных пробок. Для контроля верхнего уровня масла применяют маслоуказатели, имеющие жезлы (стержни) с рисками (рис. 5.65). По следам масла на них определяют его верхний уровень.
Смазка подшипников качения в редукторах осуществляется в основном маслом, которое разбрызгивается передачами. Однако при окружных скоростях менее 3м/с разбрызгивание недостаточно надежно. При расположении валов один над другим смазка верхних подшипников, удаленных от ванны, также может оказаться недостаточной. В этих случаях смазку можно задержать в полостях подшипниковых гнезд с помощью порогов. Иногда создают смазке, разбрызгиваемой на стенки, сток в специальные каналы во фланцах корпуса, по которым она направляется к подшипникам. Можно смазывать подшипники пластичной смазкой, либо открывая время от времени крышки гнезд, либо через шариковые пресс- масленки .
Рис. 5.64 Маслоспускные пробки
Рис. 5.65 Маслоуказатели
Уплотнения валов
Основным современным типом уплотнения выходного конца вала является армированная манжета из синтетической маслостойкой резины с пружинным браслетом (рис.5.66,а). Её запрессовывают в крышку подшипникового гнезда. Желательная твердость контактирующей с мажетой поверхности вала свыше HRC 50.
Рис.5.66. Уплотнения валов.
Другие уплотнения в редукторах в настоящее время применяются реже. Находят применение жировые канавки и войлочные манжеты, пропитанные маслом (рис.5.66, г).
Весьма надежны лабиринтные уплотнения (рис.5.66, б, в, д). Они требуют точного изготовления и монтажа, потому, что зазоры в них малы.
Для уплотнения крышек применяют резиновые кольца или прокладки.