23.2.Конструирование опор валов конических шестерен
В узлах конических передач широко применяют консольное закрепление вала-шестерни (рис. 23.5 а, б, в). Конструкция узла при этом получается простой, компактной и удобной для обслуживания и регулировки. Недостатком такой конструкции является повышенная концентрация нагрузки по длине зуба шестерни.
Если шестерню расположить между опорами (рис. 23.5 г), то концентрация нагрузки уменьшится за счет уменьшения прогиба вала, однако конструкция узла и конического колеса существенно усложниться. Такая схема на практике применяется редко.
В силовых конических передачах преимущественное распространение имеет установка подшипников «врастяжку» (рис. 23.5).
Эта схема обеспечивает повышенную жесткость ведущего вала и подшипники гарантированы от заклинивания при расширении вала.
Рис. 23.115. Схемы опор ведущего вала конической передачи
Для радиально-упорных подшипников радиальная реакция считается приложенной к валу в точке пересечения его оси с нормалью, проведенной через середину контактной площадки на кольцах подшипника. В этой схеме соотношение b/a при тех же габаритах удается сделать больше. При конструировании стремятся получить:
D ³ 1,3a; b/a = 2…2,5.
Для уменьшения изгибающего момента, действующего на вал, конструктор стремится получить минимальное расстояние «а». В этой схеме это удается и узел получается весьма компактным.
Недостатком этой схемы «врастяжку» является то, что ближний к шестерне конический подшипник нагружен большей радиальной силой, кроме того, он же воспринимает и осевую нагрузку. Поэтому в ряде случаев этот подшипник делают большего диаметра.
В этой конструкции (рис. 23.6) осевой зазор в подшипниках регулируют круглой шлицевой чашкой 4, а осевое положение вала-шестерни – набором тонких металлических прокладок 2 межу корпусом и фланцем стакана.
Рис. 23.116. Установка подшипников «врастяжку»
Типовая конструкция вала конической шестерни фиксированного по схеме «враспор» (рис. 23.7) имеет значительные осевые размеры при соблюдения соотношения b/a = 2…2,5.
Однако, в этой схеме, осевая нагрузка воспринимается дальним от шестерни подшипником, на который действует меньшая радиальная нагрузка. Подшипники нагружены более равномерно.
Регулировка подшипников осуществляется набором прокладок 1, а зацепления – набором прокладок 2.
При проектировании узла конической шестерни угол наклона зубьев и направление вращения выбирают одинаковыми, чтобы осевая сила в зацеплении была направлена от вершины делительного конуса.
Рис. 23.117. Установка подшипников «враспор»
23.3.Конструирование опор валов-червяков
Опоры валов-червяков выполняют по схеме «враспор» или с одной плавающей и одной фиксирующей опорами (рис. 23.8).
Рис. 23.118. Схемы осевого фиксирования валов-червяков
Схему «враспор» применяют при ожидаемой разности температур червяка и корпуса до 20°С и относительно коротких валах: l/d £ 8 для шариковых радиально-упорных подшипников и l/d £ 6 для конических роликовых подшипников (рис. 23.9).
Набор тонких металлических прокладок 1 служит для регулировки осевого зазора в подшипниках.
Конструкция фиксирует опоры по схеме (рис. 23.8 б) дана на рис. 23.10. В опоре устанавливают два радиально-упорных подшипника для восприятия осевой нагрузки любого направления. Регулировка осевого зазора в подшипниках применяют прокладки 1.
Рис. 23.119. Установка подшипников червяка «враспор»
В многопоточных передачах и соосных редукторах имеет место опоры, в которых размещаются разные по габаритам подшипники. Один из них является опорой быстроходного вала, а другой – опорой тихоходного. Сами валы фиксируются, как правило, «враспор».
Рис. 23.120. Фиксирующая опора червяка
Наиболее технологичными являются конструкции, представленные на рис. 23.11 и 29.12.
В схеме (рис. 23.11) подшипник ведущего вала размещают в кольце 3, которое фиксируется в корпусе кольцевым выступом.
Регулировка подшипников обоих валов осуществляется раздельно.
Рис. 23.121. Кинематическая схема соосного редуктор
Рис. 23.122. Опора соосных валов (с кольцом и буртом)
Конструкция по рис. 23.13 имеет кольцо 3 без фиксирующего бурта, поэтому обработка посадочного места кольца и большого подшипника упрощается. Но при этом оба вала 1 и 2 образуют общую систему. Регулирование осевой «игры» для четырех подшипников обоих валов производится сразу. Осевые силы, действующие на один вал, передаются на подшипники другого вала, что является недостатком этого исполнения опоры.
Рис. 23.123. Опора соосных валов (кольцо без бурта)