23.4.Установка элементов передач на валах
1. При установке колес на валах необходимо обеспечить надежное базирование колеса на валу, передачу вращающего момента от колеса к валу (или вала к колесу), решить вопросы, связанные с осевым фиксирование колес на валах.
Базирование зубчатых колес, как правило, осуществляют по цилиндрической посадочной поверхности при ℓ/d ≥ 0,8,
при ℓ/d < 0,8.
Базирование осуществляют по торцам. Так же базируют дистанционные колеса, втулки, маслоотражательные шайбы.
При передаче крутящего момента шпоночным соединением применение посадок колеса на вал с зазором недопустимо, а посадок переходных крайне нежелательно.
Объясняется это тем, что если в соединении имеется зазор, то при вращении вала происходит обкатывание со скольжением поверхностей вала и отверстия колеса, которое приводит к их изнашиванию. Поэтому на посадочных поверхностях вала и отверстия колеса следует создавать натяг, гарантирующий нераскрытие стыка.
Рис. 23.124. Базирование по посадочной поверхности |
Рис. 23.125. Базирование по торцам |
Для корпусов, не имеющих плоскости разъема по осям валов (корпуса коробок передач), на выбор посадок колес жесткие условия диктует технология сборки. Сборку деталей производят внутри корпуса в стесненных условиях. Поэтому для колес коробок передач применяют переходные посадки.
Рекомендуемые посадки колес при передаче крутящего момента шпоночным соединением
Вид передачи |
Характер нагружения |
|
нереверсивный |
реверсивный |
|
Цилиндрические: |
|
|
прямозубые |
Н7/р6 |
Н7/r6 |
червячные |
Н7/r6 |
H7/s6 |
Конические |
H7/s6 |
H7/t6 |
Коробки передач |
H7/k6 |
H7/m6 |
При посадке с натягом очень трудно при установке зубчатых колес совместить шпоночный паз колеса со шпонкой вала для облегчения сборки рекомендуется предусматривать направляющий цилиндрический поясок с допуском d11 или скос под углом 30º (цилиндрический участок).
С той же целью выпускают шпонку за пределы детали.
В каждом из этих вариантов вначале путем свободного поворота колеса относительно вала совмещают шпоночный паз колеса со шпонкой, а затем напрессовывают колесо на вал.
Посадочные поверхности под зубчатые и червячные колеса чаще всего шлифуют. Поэтому перед упорным буртиком желательно на валу выполнять канавку для выхода шлифовального круга.
Рис. 23.126. Облегчение сборки шпоночного соединения посредством цилиндрического пояска по посадке с зазором (d11)
23.5.Назначение диаметров вала
В ходе ориентировочного расчета вала по известному крутящему моменту Мкр определяют, как правило, выходной участок вала по формуле
,
где [r] ≈15…25 МПа.
Полученное значение увеличивают на 10% для компенсации снижения усталостной прочности вала за счет установки шпоночного соединения и округляют до ближайшего значения из нормального ряда диаметров (ГОСТ 6636-82): 10; 10.5; 11; 11.5; 12; 13; 14; 15; 16; 17; 18; 19; 20; 21; 22; 24; 25; 26; 28; 30; 32; 34; 36; 384 40; 42; 45; 48; 50; 52; 55; 60; 63; 65; 70; 75; 80; 85; 90; 95; 100; 105; 110; 125; 130; 140; 150; 160…
Ориентиром для назначения [r] может служить диаметр выходного конца электродвигателя. Должно выдерживаться соотношение:
d ≈ (0,8…1,2)dэл.
Если между электродвигателем и ведущим валом редуктора установлена ременная передача, то
.
Взамен расчета на кручение для предварительного определения диаметров вала иногда применяют имперические формулы. В месте посадки шестерен на быстроходный и промежуточный валы
dШБ ≈ 0,22 аWБ; dШБ ≈ 0,3 аWБ.
Для тихоходного вала в месте посадки колеса диаметр:
DКТ ≈ 0,3 аWТ.
Имея эти данные можно приступить к определению остальных характерных диаметров вала: под подшипники, под буртик подшипника, под колесо.
Рис. 23.127. Схема конструирования вала
ℓ ≈ (1,5…1,8)d;
dп ≈ d + 2t;
dбп ≈ dп + 3r;
dбп ≥ dш + 2r.
dш определяют по эмпирической зависимости (см. выше), либо рассчитывают диаметр вала в опасном сечении.
,
где [σu] ≈ (50…60) МПа.
d – 17…24 25…30 32…40 42…50 52…60 62…70 72…85
t – 2 2,2 2,5 2,8 3 3,3 3,5
r – 1,6 2,0 2,5 3,0 3 3,5 3,5