
Savin_detali_mash
.pdfДля большинства марок сталей [τ]=12...18 МПа, при этом рекомендуется принимать для быстроходных валов меньшие значения, для тихоходных – бóльшие. Например, при проектировании валов[двухступенчатого] редуктора принимается: для быстроходного вала τ =12 МПа; для промежуточного – [τ]=15 МПа; для тихоходного – [τ]=18 МПа.
Разработка конструкции ступенчатого вала состоит в определении рациональных размеров и количества ступеней в зависимости от функционального назначения вала и размеров уже спроектированных деталей (таблица 3.22).
Таблица 3.22 – Определение геометрических размеров валов
Ступень вала |
|
Вал-шестерня |
Вал зубчатого |
Вал-червяк |
Вал-шестерня |
|||||
и ее параметры d, l |
цилиндрическая |
колеса |
(рисунок 3.9, в) |
коническая |
||||||
|
|
|
(рисунок 3.9, а) |
(рисунок 3.9, б) |
|
(рисунок 3.9, г) |
||||
1-я – под |
d1 |
Определить по формуле (3.1) |
|
|
|
|
||||
элемент |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
l1 |
l1 = (0,8...1,5)d1 |
– |
под звездочку; l1 = (1,2...1,5)d1 |
– |
под |
шкив; |
|||
открытой |
|
|
l1 = (1,0...1,5)d1 – под шестерню или полумуфту |
|
|
|
||||
передачи или |
|
|
|
|
|
|||||
полумуфту |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2-я – под |
|
d2 |
d2 = d1 + 2t |
|
|
|
|
|
|
|
уплотнение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l2 |
l2 ≈1,25...1,5d2 |
|
|
|
l2 ≈ 0,6d4 |
||||
крышки |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с отверстием |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и подшипник |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3-я – под |
d3 |
d3 = d2 +3,2r ; |
|
|
|
|
|
|
||
шестерню, |
|
|
в случае d3 ≥ da1 принять d3 = da1 |
|
|
|
|
|||
колесо |
|
|
|
|
|
|
||||
|
l3 |
l3 определить |
графически по эскизной компоновке, учитывая, что |
|||||||
|
|
|||||||||
|
|
|
между торцовыми поверхностями должен быть зазор (см. п. 3.5) |
|
||||||
4-я – под |
d4 |
d4 = d2 |
|
|
|
d4 = d5 +(2...4) мм |
||||
подшипник |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
l4 |
l4 = B |
– для шариковых и роликовых подшипников; |
l4 |
определить |
|||||
|
|
|
l4 = T |
– для роликовых конических подшипников |
графически |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
по |
эскизной |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
компоновке |
||
5-я – упорная |
|
d5 |
Не конструируют |
d5 = d3 + 3 f |
Не |
d5 |
под |
резьбу |
||
или |
|
|
|
|
|
или заменить |
конструируют |
определить |
||
под резьбу |
|
|
|
|
|
ступень |
|
в |
зависимости |
|
|
|
|
|
|
|
распорной |
|
от |
|
d2 |
|
|
|
|
|
|
втулкой |
|
(следующий |
||
|
|
|
|
|
|
наружным |
|
меньший |
|
|
|
|
|
|
|
|
диаметром |
|
размер |
|
|
|
|
|
|
|
|
d5 |
|
стандартной |
||
|
|
|
|
|
|
и |
|
резьбы) |
|
|
|
|
|
|
|
|
внутренним |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d3 |
|
|
|
|
|
|
l5 |
|
|
|
Определить |
|
l5 ≈ 0,4d4 |
||
|
|
|
|
|
|
графически |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
92 |
|
|
|
|
Примечания
1 Значения высоты буртика t, ориентировочные величины фаски ступицы f и координаты фаски подшипника r определить в зависимости от диаметра ступени d:
d |
17…24 |
25…30 |
32…40 |
42…50 |
52…60 |
62…70 |
71…85 |
t |
2 |
2,2 |
2,5 |
2,8 |
3 |
3,3 |
3,5 |
r |
1,6 |
2 |
2,5 |
3 |
3 |
3,5 |
3,5 |
f |
1 |
1 |
1,2 |
1,6 |
2 |
2 |
2,5 |
93
Таблица 3.23 – Правила проектировочного выбора подшипников
Передача |
Вал |
|
|
|
|
Тип подшипника |
Серия |
Угол контакта |
Схема установки |
|
||||
Цилиндрическая |
Б (быстроходный) |
При |
|
при |
Fa = 0 – |
радиальные |
Средняя |
|
С |
одной |
||||
прямозубая |
П (промежуточный) |
шариковые |
однорядные |
при a ≥ 200 |
(легкая) |
– |
фиксирующей |
и |
||||||
и косозубая |
Т (тихоходный) |
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
одной |
плавающей |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
опорой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При |
|
Fa |
≤ 0,25 |
– радиально-упорные |
Легкая |
α =11...16° |
Враспор |
|
|
|||
|
|
|
|
|
(средняя) |
для типа 7000; |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
Fr |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
шариковые однорядные типа 6000; |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
при |
Fa |
≥ 0,25 – роликовые конические |
Легкая |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
F |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
типа 7000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Коническая |
Б, П |
Роликовые конические типа 7000 или |
Легкая |
α =11...16° |
Врастяжку |
|
||||||||
|
|
27000 при n |
<1500 об/мин |
(средняя) |
для типа 7000; |
|
|
|
||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
α = 25...29° |
|
|
|
|||
|
|
Радиально-упорные шариковые |
|
|
|
|
||||||||
|
|
типа 46000 при n |
≥1500 об/мин |
|
для типа 27000; |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
α = 26° |
|
|
|
|
|
Т |
Роликовые конические типа 7000 |
Легкая |
Враспор |
|
|
||||||||
|
для типа 46000 |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Червячная |
Б, П |
Радиально-упорные шариковые |
Средняя |
α =11...16° |
С |
одной |
||||||||
|
|
типа 46000; роликовые конические |
|
для типа 7000; |
фиксирующей |
|
||||||||
|
|
типа 27000; радиальные шариковые |
|
α = 25...29° |
опорой |
|
|
|||||||
|
|
однорядные при a >160 мм |
|
для типа 27000; |
|
|
|
|||||||
|
|
Конические роликовые типа 7000 или |
|
α = 26° |
Враспор |
|
|
|||||||
|
|
радиально-упорные шариковые |
|
для типа 46000 |
|
|
|
|||||||
|
|
типа 36000 приa ≤160 мм |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Т |
Роликовые конические типа 7000 |
Легкая |
|
Враспор |
|
|
94
2 Диаметр d1 выходного конца быстроходного вала,
соединенного с двигателем через муфту, определить по соотношению d1 = (0,8...1,2)d1(дв) , где d1(дв) – диаметр выходного конца вала
двигателя.
3 Диаметры d2 и d4 под подшипник округлить до ближайшего
значения внутреннего кольца стандартного подшипника.
4 Диаметры и длины ступеней (кроме участков под подшипники) округлить до ближайшего стандартного значения из ряда Ra 40.
5 При конструировании валов размеры диаметров и длин ступеней уточняются.
Предварительный выбор подшипников делается на основании расчетного диаметра ступени вала под подшипник. Рекомендации и алгоритм выбора типа подшипника и схемы установки представлены в таблице 3.23.
3.5 Эскизная компоновка редуктора
Следующим этапом проектирования является выполнение эскизной компоновки редуктора. Эскизная компоновка устанавливает положение зубчатых колес и шестерен, элементов открытой передачи и муфты относительно подшипников; определяет расстояния между точками приложения реакций подшипников и сил со стороны рабочих колес, установленных на валу. При выполнении эскизной компоновки рекомендуется придерживаться следующего порядка действий:
1)наметить расположение проекций компоновки в соответствии
скинематической схемой привода и наибольшими размерами колес;
2)провести оси проекций и осевые линии валов: в цилиндрическом и червячном редукторах оси валов провести на межосевом расстоянии друг от друга, при этом в цилиндрическом редукторе оси параллельны, в червячном – скрещиваются под углом 90°, а в коническом – пересекаются под углом 90°;
3)вычертить зубчатую пару в соответствии с геометрическими параметрами, полученными в результате проектного расчета, пример построения зацепления пары см. на рисунке 3.10;
150

4)для предотвращения задевания поверхностей вращающихся колес за внутренние стенки корпуса оставить зазор до внутренней стенки корпуса (рисунки 3.11 − 3.13);
5)вычертить ступени вала на соответствующих осях по размерам, полученным в проектном расчете валов:
a)цилиндрический редуктор: ступени валов вычертить в последовательности от 3-й к 1-й; при этом длина 3-й ступени получается конструктивно, как расстояние между противоположными стенками редуктора;
а |
б |
в |
а – цилиндрическая; б – коническая; в – червячная.
Рисунок 3.10 – Построение зацепления передач
б) конический редуктор: ступени тихоходного вала вычертить последовательно от 5-й к 1-й; при этом длины 5-й и 3-й ступеней вала получаются конструктивно; третью ступень вала с насаженным колесом следует расположить противоположно от выходного конца вала с консольной нагрузкой, что обеспечит более равномерное
распределение сил между подшипниками; в) червячный редуктор: ступени тихоходного вала вычертить
в последовательности от 3-й к 1-й; при этом длина 3-й ступени получается конструктивно, как расстояние между противоположными стенками редуктора;
151

6)на 2-й и 4-й ступенях вычертить контуры подшипников по размерам и в соответствии со схемой их установки (рисунок 3.14);
7)определить расстояния между точками приложения реакций подшипников на валах;
8)определить точки приложения консольных сил.
Примеры выполнения эскизной компоновки типовых редукторов приведены на рисунках 3.11 − 3.13.
а |
б |
|
а – вид сбоку; б – вид сверху. |
Рисунок 3.11 − Пример эскизной компоновки зубчатой цилиндрической пары
152

а |
б |
|
а – вид сбоку; б – вид сверху. |
Рисунок 3.12 − Пример эскизной компоновки зубчатой конической пары
а |
б |
|
а – главный вид; б – вид сбоку. |
Рисунок 3.13 − Пример эскизной компоновки червячной пары
153

а – вал-червяк на радиально-упорных шарикоподшипниках, установленных враспор; б – вал-шестерня коническая
на конических роликоподшипниках, установленных врастяжку; в – тихоходный вал цилиндрического редуктора на радиальных подшипниках, установленных враспор.
Рисунок 3.14 – Определение расстояния между точками приложения реакций в подшипниках
154

3.6 Расчет ременной передачи
Ременные передачи относятся к категории быстроходных передач, и поэтому в проектируемых приводах в большинстве случаев они располагаются перед редуктором. Исходными данными для расчета ременных передач являются мощность на ведущем валу N1 и его частота вращения n1 или условия долговечности ремня. В
разрабатываемых приводах проектируются ременные передачи открытого типа (оси параллельны, вращение шкивов в одном направлении) с ремнями плоского, клинового или поликлинового сечений.
Проектировочный расчет ременной передачи имеет своей целью определить ее геометрические и силовые параметры (рисунок 3.15), а также выбрать тип ремня и размеры его поперечного сечения. Тип ремня проектируемой передачи зачастую задан техническим заданием на курсовой проект, или этот выбор делается студентом на этапе кинематического расчета привода при выборе КПД.
а
б
в
а – сечение плоского ремня; б – клинового; в – поликлинового.
Рисунок 3.15 – Геометрические и силовые параметры ременной передачи
Расчет плоскоременной передачи. При предварительном расчете плоскоременной передачи, когда диаметры шкивов и толщина ремня неизвестны, размеры малого шкива можно приближенно оценить по формуле М.А. Саверина:
D1 |
= (1100 ÷1300) |
N1 |
, |
(3.72) |
|
3 |
n1 |
|
|
|
|
|
|
где N1 – мощность на ведущем валу, кВт;
n1 – частота вращения ведущего вала, об/мин;
155

D1 – диаметр ведущего (малого) шкива, мм.
После оценки D1, ориентируясь на стандартные значения, следует выбрать окончательный размер шкива.
Рекомендации при проектировании плоскоременных передач: 1) угол охвата на малом шкиве α1 ≥150°;
2) передаточное отношение: u ≤ 5 – передача открытая; u ≤10 –
с натяжным роликом; |
|
|
|
3) |
межосевое расстояние: a ≥ 2(D1 + D2 ) – |
открытая |
передача; |
a ≥ (D1 + D2 ) – передача с натяжным роликом; |
|
|
|
4) |
частота пробегов ремня: U ≤ 8(10) 1/с – |
открытая |
передача |
снатяжным роликом;
5)отношение диаметра ведущего шкива к толщине ремня:
D
δ1 = 25 – ремни кожаные, шерстяные, тканевые хлопчато-
бумажные;
|
D1 |
= 30 – ремни прорезиненные. |
|
|
|
|
δ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Далее необходимо оценить окружную скорость передачи: |
|
||||
|
|
πD n |
(3.73) |
||
|
|
υ = 60 1000 |
|||
|
|
1 |
1 |
|
|
и сравнить с допускаемыми значениями υ ≤ [υ]= 25 м/с. |
|
||||
Определить диаметр ведомого шкива: |
|
||||
|
|
D2 = uD1(1−ε), |
(3.74) |
где u – передаточное число ременной передачи, заданное в кинематическом расчете;
ε– коэффициент скольжения: для плоскоременных передач
ε= 0,01; для клиноременных – ε = 0,015...0,02 .
Полученное значение D2 округлить до ближайшего стандартного
значения.
Установить фактическое передаточное отношение uф и проверить его отклонение ∆u от заданного u:
|
d1 |
∆u = |
|
uф −u |
|
|
|
uф = |
|
; |
|
|
100 % ≤ 3 %. |
(3.75) |
|
d2 (1 −ε) |
|
u |
156