7 Выбор подшипников и построение сборок трехмерных моделей валов

После построения трехмерных моделей зубчатых колес, проверки правильности зубчатого зацепления и определения размеров выходных концов валов переходят к построению трехмерных моделей валов. Эту работу начинают с выбора компоновки сборки вала. При выполнении п. 1.3 (Выбор схемы компоновки редуктора и определение его передаточного числа) уже были выбраны как общая компоновка редуктора, так и компоновка подшипниковых узлов (как, например, это показано на рисунке 7.1), с помощью которых валы устанавливаются в корпусе редуктора. На данном этапе необходимо убедиться в правильности сделанного выбора или внести изменения в конструкцию.

При назначении диаметров ступеней вала за основу берут полученный в п. 6 (Расчет выходных концов валов) диаметр выходного конца вала (на рисунке 7.1 – Ø16).

Рисунок 7.1 – Компоновочно-расчетный эскиз вала (вал-шестерни)

При создании трехмерной модели любой детали необходимо пользоваться [4] (т. 1, стр. 481), чтобы правильно строить стандартизованные и нормализованные конструктивные элементы (уже созданные трехмерные модели зубчатых колес также должны быть проверены на соответствие указанным требованиям).

Есть определенные отличия между принципами построения сборочных единиц валов цилиндрических, конических и червячных зубчатых передач, но всегда начинают с выбора подшипников. Вначале пробуют с особо легких и легких серий и если такие подшипники не проходят по грузоподъемности или долговечности, то переходят к средней, тяжелой и особо тяжелой серии.

7.1 Особенности компоновки валов цилиндрических редукторов

Валы цилиндрических редукторов обычно опираются на шариковые, реже на роликовые радиальные подшипники. Если передача косозубая с большим углом наклона линии зуба, то могут применяться радиально-упорные подшипники. Шевронные колеса уравновешены по осевым силам и не требуют таких подшипников.

Обычно внутренние кольца подшипников напрямую или через маслоотражающие кольца (дистанционные втулки) упираются в буртики вала слева и справа от зубчатого колеса, а внешние кольца подшипников сжимаются навстречу друг другу выступами крышек подшипниковых узлов, одна из которых – глухая, а другая – проходная (для выходного конца вала). Так должно быть при нагретом до рабочей температуры подшипнике, но в холодном состоянии между одной из крышек на валу и наружным кольцом подшипника должен быть зазор величиной от 0,5 до 1 мм [4] (т. 2, стр. 250). Правильным было бы изобразить этот узел без зазора, но задать размер высоты упорной части крышки с допуском гарантированного зазора, например b12 или b13. Конические же подшипники всегда должны быть сжаты некоторым предварительным монтажным осевым усилием, которое исключает перекос тел качения относительно колец подшипника.

Внутри проходных крышек устанавливают уплотнения, препятствующие вытеканию подшипниковой смазки и попаданию пыли внутрь редуктора. Обычно уплотнения делают лабиринтными или сальниковыми.

7.2 Особенности компоновки валов конических редукторов

Шестерня конического колеса часто изготавливается заодно с валом и называется вал-шестерня (это обычно делают и в цилиндрических передачах). Она, как правило, устанавливается в корпусе редуктора консольно. Подшипники размещаются со стороны выходного конца вала на некотором расстоянии друг от друга. Иногда их ставят парами или применяют сдвоенные подшипники специальных серий. Подшипники выходного вала размещают так же, как у цилиндрических передач, но в конических передачах применяют упорные, конические радиально-упорные и реже шариковые радиально-упорные подшипники. Иногда в паре устанавливают подшипники разного размера и даже типа. Чаще всего подшипники фиксируются внутренними кольцами относительно вала или дистанционной втулки, а внешними кольцами в корпусе редуктора или промежуточной гильзе выступами крышек подшипниковых узлов.