102 |
Глава 6. Установка колес на валах |
При демонтаже затянутого соединения приходится преодолевать значительные силы трения. Это достигается применением отжимных винтов
(рис. 6.8, б, в).
Диаметр d шейки вала имеет допуск h8, отверстия колец 1 и 2 имеют допуск H8; шероховатость контактирующих поверхностей Rz ≤ 16 мкм, концентричность шейки вала не более 0,02–0,04. Перед сборкой рабочие поверхности колец необходимо смазать минеральным маслом (масло с добавками дисульфида молибдена или графита не применять). Угол наклона образующей конической поверхности β ≈ 4°30′. На торцах внутренней цилиндрической поверхности колец 1 и 2 для снижения концентрации контактных напряжений выполняют фаски (рис. 6.8, г).
Винты 4 следует применять только высоких классов прочности (на-
пример, 9.10; 9.99).
На рис. 6.9 показано бесшпоночное соединение зубчатого колеса с валом. Значительный момент сил трения обеспечивается взаимным перемещением деталей, а необходимый натяг — при соединении зубчатого колеса с валом. Детали, способствующие появлению сил трения, имеют осевые разрезы для уменьшения изгибной жесткости (рис. 6.9, а). Для возможности демонтажа соединения между винтами располагаются глухие отжимные резьбовые отверстия, в которые заворачиваются отжимные винты.
На рис. 6.9, б–г показано взаимное расположение деталей, соединяющих зубчатое колесо и шкиф зубчатой передачи с валом благодаря конической поверхности на сопрягаемых деталях.
6.2. ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ ОСЕВОГО ФИКСИРОВАНИЯ КОЛЕС
При передаче вращающего момента соединением с натягом колесо устанавливают на гладком валу (рис. 6.10, a), осевую фиксацию в этом случае обеспечивают силами трения.
Очень часто для определения осевого положения колеса на валу изготовляют заплечик. Это упрощает установку колеса на вал — при сборке колесо доводят до упора в торец заплечика. При коротких (lст/d < 0,7)
ступицах торец заплечика определяет не только положение колеса, но и точность его расположения относительно вала. Поэтому и требования к точности изготовления заплечика в этом случае значительно выше. При передаче вращающего момента соединением с натягом и короткой ступицей наличие упорного заплечика на валу желательно
(рис. 6.10, б).
Рис. 6.10
6.2. Основные способы осевого фиксирования колес |
103 |
Иногда колеса устанавливают на вал с небольшим натягом или по переходным посадкам. В этом случае колеса фиксируют на валу так, как показано на рис. 6.11.
Рис. 6.11
На рис. 6.11, а представлена осевая фиксация колеса установочным винтом с цилиндрическим или коническим концом, входящим в цилиндрическое отверстие в шпонке. Шпонка должна быть точно пригнана по длине паза. Установочный винт не следует завинчивать до упора. Стопорят винт от самоотвинчивания запорным кольцом 1; на поверхности ступицы протачивают узкую канавку, шлиц установочного винта совмещают с направлением канавки, затем в канавку закладывают кольцо, стопорящее винт.
В ряде случаев, например, когда ширина шпонки недостаточна, а также при установке колеса на шлицевый участок вала цилиндрическое гнездо для установочного винта выполняют непосредственно на валу.
104 |
Глава 6. Установка колес на валах |
При фиксации колеса по варианту на рис. 6.11, а заплечик на валу выполняют,такбыла, чтобы осевая сила, действующая со стороны колеса направлена на заплечик. При отсутствии осевой силы упор в заплечик в этом варианте необязателен, и вал может быть выполнен гладким.
Осевая фиксация пружинным кольцом 1 показана на рис. 6.11, б. Чтобы закрепить колесо на валу без осевого зазора, между пружинным кольцом и ступицей ставят компенсаторное кольцо К. При сборке колесо поджимают к заплечику вала. Устанавливают в канавку на валу пружинное кольцо. Измеряют расстояние между торцами ступицы и пружинного кольца. Под этот размер подбирают или подшлифовывают компенсаторное кольцо К.
На рис. 6.11, в колесо фиксируют планкой или шайбой 1, входящей в паз, выполненный в шпонке. Планку крепят винтом 2 к торцу колеса. Шпонка в этом случае должна быть точно пригнана по длине паза.
В варианте, показанном на рис. 6.11, г, осевое фиксирование колеса осуществляют заплечиком вала, распорной втулкой и торцом внутреннего кольца подшипника. Для гарантии контакта торцов втулки и колеса предусматривают зазор С между уступом вала и торцом ступицы колеса.
Ha рис. 6a,.12, б показано осевое фиксирование колеса с помощьюдвух полуколец 1, закладываемых в кольцевую выточку вала. Полукольца удерживают от выпадания пружинным кольцом 2 (а ) или винтами (б). Важно учитывать, что выточка уменьшает сечение вала и вызывает концентрацию напряжений. Поэтому способы фиксирования по рис. 6.12, a, б применяют при достаточном запасе сопротивления усталости вала.
A
1A – А
1
2
а |
A |
|
|
A |
б |
||
|
1
|
1 |
|
в |
A |
г |
|
Рис. 6.12
6.2. Основные способы осевого фиксирования колес |
105 |
Способы осевой фиксации колес на шлицевых участках валов показаны на рис. 6.12, в, г. Колесо устанавливают до упора в торец кольца. Перед другим торцом колеса на валу выполнена канавка. В обоих рассматриваемых вариантах фиксацию колеса обеспечивают шлицевым кольцом 1. Это кольцо надевают на вал и доводят до упора в торец ступицы колеса. Затем поворачивают в канавке на половину углового шага шлиц и закрепляют винтом на ступице колеса (в) или установочным винтом с коническим (см. рис. 6.11, а) концом на валу (г).
Создание искусственных заплечиков на валах. Если на валу не удается создать заплечик нужной величины, то можно установить дополнительное кольцо (рис. 6.13, а). Иногда валы по разным причинам выполняют глад-
а |
б |
1 |
в |
г |
|
д |
е |
ж |
Рис. 6.13
кими, без уступов. Тогда для упора колес создают искусственные заплечики, показанные на рис. 6.13, б—ж. Упорным заплечиком может служить, например, пружинное кольцо (см. рис. 6.13, б). Для увеличения поверхности контакта в варианте по рис. 6.13, в перед пружинным кольцом поставлено кольцо1 . В других представленных на этом рисунке конструкциях упорный заплечик создан двумя полукольцами, заложенными в канавку вала. От выпадания полукольца удерживают поверхностью отверстия колеса (г), поверхностью выточки в отверстии колеса (д), поверхностью отверстия втулки (е), пружинным кольцом (ж).
Недостатком приведенных способов является наличие канавки — концентратора напряжений, снижающего сопротивление усталости вала. Поэтому сечение вала по канавке должно быть проверено расчетом.
106 |
Глава 6. Установка колес на валах |
Нужно иметь в виду, что при lст/d < 0,7 искусственные заплечики снижают точность базирования колес.
Осевое фиксирование колес на валах, не имеющих заплечиков. Способы осевого фиксирования колес, приведенные на рис. 6.11 и 6.12, можно использовать и на валах, не имеющих заплечиков. В конструкции, представленной наарис, . 6.14, колесо установлено на валу с большим натягом. В этом слу-
...H 7/s6
A
|
A |
|
|
...H |
j 7/ s6 |
а |
б |
в |
...H |
j 7/ s6 |
...H j 7/ s6 |
|
|
г |
д |
Рис. 6.14
чае фиксацию колеса обеспечивают силами трения на поверхности контакта. Фиксирование колеса осуществляют установочным винтом (рис. 6.14,б ), цилиндрический конец которого входит в отверстие в шпонке или на валу. При фиксации колеса шайбой, входящей в поперечный паз, выполненный в шпонке (рис. 6.14, в), необходимо обеспечить в сопряжении шайбы с пазом посадку с минимальным зазором. Это же требование следует выполнять при фиксации колес в других случаях (рис. 6.14, г, д). Колесо фиксируют на гладком валу двумя полукольцами (см. рис. 6.14, г), поставленными в канавку вала и закрепленными винтами на ступице колеса. На шлицевом участке вала (см. рис. 6.14, д) колесо фиксируют шлицевым кольцом, которое после доведения до упора в торец ступицы поворачивают в канавке на половину углового шага шлицев. В таком положении его и закрепляют одним или двумя винтами на ступице колеса.
Фиксирование группы колес. Иногда (например, в коробках передач) на валу устанавливают несколько зубчатых колес. Осевое фиксирование группы колес осуществляют упором колес и распорных втулок с одной стороны в заплечик вала, а с другой — в торец кольца подшипника (рис. 6.15, а). Зазор
6.2. Основные способы осевого фиксирования колес |
107 |
Рис. 6.15
С выполняют для обеспечения контакта торцов деталей. Группа колес зафиксирована между торцами подшипников (рис. 6.15, б).
На рис. 6.16 показано фиксирование группы колес, устанавливаемых на шлицевомДля предотвращучасткенияваламикроперемещений. и умень -
шения изнашивания шлицевого соединения фиксирование колес выполняют с приложением осевой силы. При этом по центрирующему диаметру необ-
ходима посадка с натягом. Осевая сила затяжки действует со стороны гайки на весь комплект колес через втулки (рис. 6.16, a) или через внутреннее кольцо подшипника и втулки (рис. 6.16, б).
На рис. 6.16, в комплект колес установлен между двумя парами закладных полуколец, удерживаемых от выпадания пружинными упорными кольцами. Резьбовоеевую нажимное устройство представляет собой шлиц втулку, на наружной поверхности которой нарезана резьба. При завинчивании гайки создают осевую распорную силу необходимой величины.
Крепление колес на концах валов. На концах валов чаще всего закре-
пляют шкивы, звездочки, соединительные муфты. Но в ряде случаев бывает необходимо устанавливать на концах валов зубчатые или червячные колеса. Концы валов выполняют цилиндрическими и коническими.
Детали, устанавливаемые на цилиндрических концах валов, поджимают до упора в заплечик вала гайкой (рис. 6.17, а), торцовой шайбой и двумя винтами (рис. 6.17, б) или винтом оригинальной формы (рис. 6.17, в).
На валу без заплечика можно создать упор с помощью специально обработанной призматической (рис. 6.17, г) или сегментной (рис. 6.17, д) шпонки. Во всех показанных на этом рисунке конструкциях вращающий
108 |
Глава 6. Установка колес на валах |
d S 0,14d
а
d S 0,14d
б
в
Рис. 6.16
Рис. 6.17
6.2. Основные способы осевого фиксирования колес |
109 |
Рис. 6.18
момент с вала на колесо передают шпоночным соединением. На рис. 6.18, а приведено закрепление детали на валу с помощью комплекта конических колец (см. 6.1). При таком способе сборки возможно закрепление детали на
валу в любом угловом положении.
Cпособы закрепления колес за счет деформирования вала иллюстрирует рис. 6.18, б, в. Деталь устанавливают на конец вала до упора в заплечик. При завинчивании конической пробки (см. рис. 6.18, б) или запрессовке специальной пробки в отверстие (см. рис. 6.18, в) вал деформируют, увеличивая его диаметр, и надежно удерживают деталь от осевых перемещений. В представленном на рис. 6.18, б варианте коническая пробка может быть выполнена как с внешним (вариант I), так и с внутренним (вариант II) шестигранником. В варианте на рис. 6.18, в необходимо предусмотреть возможность выпрессовки пробки из внутренней полости вала. Для этого в пробке может быть выполнено, например, резьбовое отверстие под съемник.
Способы закрепления колес (см. рис. 6.18, б, в) можно применять при передаче вращающего момента как шлицевым (вариант I), так и шпоночным (вариант II) соединениями.
При закреплении колес на конических концах валов для создания натяга обязателен поджим в осевом направлении (рис. 6.19). Осевое крепле-
ние выполняют торцовыми шайбами 1 (рис. 6.19, a, б) или гайками 7
(рис. 6.19, в, г) с фиксацией их стопорными шайбами 3.
110 |
Глава 6. Установка колес на валах |
Рис. 6.19
По рис. 6.19, а стопорной шайбой 3 фиксируют болт 2 относительно торцовой шайбы, которую, в свою очередь, фиксируют относительно вала штифтом 4. Очень надежное крепление двумя винтами показано на рис. 6.19, б. Винты стопорят проволокой 5 или планкой 6.
Гайку 7 (см. рис. 6.19, в) от самоотвинчивания стопорят многолапчатой шайбой 3. Внутренний выступ шайбы вводят в паз вала, а один из наружных выступов-лапок отгибают в шлиц гайки. Иногда выступы стопорной деформируемой шайбы загибают в шпоночный паз в ступице и на грань гайки (см. рис. 6.19, г).
Установка колес, вращающихся относительно валов или осейСвободно.
установленные колеса могут вращаться относительно валов и осей в подшипниках скольжения или качения. Такие колеса могут быть расположены между опорами вала или консольно.
Рис. 6.20 иллюстрирует различные способы осевого фиксирования колес, вращающихся в подшипниках скольжения. Простейшая схема показана
Рис. 6.20
6.2. Основные способы осевого фиксирования колес |
111 |
Рис. 6.21
на рис. 6.20, а. При очень малом перепаде диаметров применяют кольцо 1 со штифтом, препятствующим его провороту (рис. 6.20, б). Нередко дополнительно устанавливают втулку 2 с бортиком (рис. 6.20, в) или втулку 3 и одно или два кольца 4, которые поджимают к заплечику вала или оси (рис. 6.20, г). Если колеса расположены на конце вала, то кольцо 4