
3-Б курс, 6-ти летки Калинина Т.В 2 / Детали машин
.pdfТаблица 4.8 - Значения коэффициентов качества поверхности К
Вид |
|
KFa при сг,, МПа |
K |
fT |
|
в |
||
механической Ra, мкм |
|
при о" , МПа |
||||||
<700 |
>700 |
<700 |
>700 |
|||||
обработки |
|
|||||||
Шлифование |
До 0,2 |
1 |
1 |
|
1 |
|
1 |
|
тонкое |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
Обтачивание |
0,2... 0,8 0,99...0,93 0,99...0,91 |
0,99...0,96 |
0,99... 0,96 |
|||||
тонкое |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
Шлифование |
0,8...1,6 |
0,93...0,89 |
0,91...0,86 |
0,96... 0,94 |
0,95... 0,92 |
|||
чистовое |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
Обтачивание |
1,6...3,2 |
0,89...0,86 |
0,86...0,82 0,94...0,92 0,92...0,89 |
|||||
чистовое |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4.9 - Значения коэффициента влияния поверхностного упрочнения К
Вид упрочнения |
|
|
К > |
|
|
|
поверхности вала |
при Кс = 1 при |
|
=1,1.-1,7 |
при Ка> 1,8 |
||
Закалка ТВЧ |
1,3... |
1,6 |
1,6... |
1,7 |
2,4... |
2,8 |
Азотирование |
1,15... |
1,25 |
1,3... |
1,9 |
2,0... |
3,0 |
Накатка роликом |
1,2... |
1,4 |
1,5... |
1,7 |
1,8... |
2,2 |
Дробеструйный наклеп |
1,1... |
1,3 |
1,4... |
1,5 |
1,6... |
2,5 |
Результаты вычислений следует занести в сводную таблицу параметров узлов валов редуктора (таблица 4.10).
Таблица 4.10 - Сводная таблица параметров узлов валов редуктора
Валы |
Материал |
№ |
S |
|
вала |
подшипника |
сечение 1 сечение 2 |
||
|
||||
Быстроходный |
|
|
|
|
Тихоходный |
|
|
|
60
5. КОНСТРУИРОВАНИЕ КОРПУСА РЕДУКТОРА
Корпус предназначен для размещения в нем деталей узла, для обеспечения смазки передач и подшипников, а также для предохранения деталей от загрязнения и для восприятия усилий, возникающих при работе. Он должен быть достаточно прочным и жестким, так как при деформациях корпуса возможен перекос валов, который приводит к неравномерности распределения нагрузки по длине зубьев зубчатых колес.
Все корпуса состоят из стенок, бобышек и фланцев, представляющих собой единое целое и для повышения жесткости усиленных ребрами. Корпусные детали в серийном производстве изготовляют литьем из чугуна марки не ниже СЧ15, в ответственных или тяжелонагруженных редукторах - из стального литья марки 25J1, для уменьшения массы корпусов применяют легкие сплавы (алюминиевые, магниевые). При индивидуальном изготовлении корпуса могут выполняться сварными. Сварные корпуса изготовляют из листовой, полосовой стали Ст2, СтЗ, а подшипниковые гнезда - из толстостенных труб или сплошного круглого проката.
Размеры корпусов зависят от числа и габаритов размещенных в них деталей, относительного их расположения и величины зазоров между ними. Ориентировочно размеры корпуса определяют при составлении компоновочной схемы редуктора.
Для удобства монтажа деталей корпус обычно делают разъемным. В горизонтальных редукторах плоскость разъема проходит по осям валов (рисунок 5.1). В вертикальных цилиндрических одноступенчатых редукторах обычно делают разъемы по двум горизонтальным плоскостям, проходящим через оси валов, а в двухступенчатых даже по трем. Нижнюю часть корпуса с одной плоскостью разъема называют основанием или корпусом, а верхнюю - крышкой корпуса. В коробках передач, в отдельных конструкциях червячных редукторов, легких зубчатых редукторах и в мотор-редукторах применяют цельные корпуса со съемными крышками.
Вмашиностроении литые корпуса изготовляют двух типов:
традиционные - с приливами снаружи (рисунок 5.1) и гладкие (рисунок 5.2) - с приливами внутри.
Ориентировочные размеры основных элементов традиционных литых корпусов приведены в таблице 5.1.
Основными элементами корпуса редуктора являются:
-элементы для подъема и транспортировки (при массе более 20 кг);
-отверстия для заливки масла в редактор;
-отверстие для слива масла;
-отверстие для установки маслоуказателя;
Отжимной
болт
Фланец
крышк,
Канавка для сбора масла
Рисунок 5.1 - Конструктивные элементы литого корпуса одноступенчатого цилиндрического горизонтального редуктора
ЧЧ
Рисунок 5.2 - Конструктивные элементы литого гладкого корпуса одноступенчатого цилиндрического горизонтального редуктора
Таблица 5.1 - Размеры основных элементов традиционных корпусов редукторов из чугуна
Параметры
Толщина стенки основания и крышки корпуса редуктора, мм:
-одноступенчатого цилиндрического
-одноступенчатого конического
-одноступенчатого червячного
-двухступенчатого
Толщина верхнего пояса (фланца) основания и крышки корпуса, мм
Толщина нижнего пояса (фланца) основания корпуса, мм:
-без бобышки
-при наличии бобышки
Толщина ребер основания корпуса, мм Толщина ребер крышки корпуса, мм Диаметр фундаментных болтов, мм
Число фундаментных болтов
Диаметр стяжных болтов, мм:
-у подшипников
-соединяющих основание корпуса с крышкой корпуса
Расстояние между стяжными болтами,
мм
Размеры, определяющие положение болтов d2, мм
Высота бобышки h, под болт d2, мм
Наименьший зазор между наружной поверхностью колеса и стенкой корпуса, мм:
-по диаметру
-по торцам
-между колесом и дном редуктора
Ориентировочные соотношения размеров
Во всех случаях 8 > 6 мм и <5j > 6 мм
8 = 0,025 |
-0^ + 1; |
8Х = 0,02-a„ + 1 |
|
<5 = 0,05 |
-Д +1; |
<5, =0,04-Л„ + 1 |
|
<5 = 0,04-а. +2; |
<5, = 0,032 • аи |
+ 2 |
|
8 = 0,025 -awT+3; |
<5, =0,02-ав,). |
+3 |
Ь = 1,5-8 Ъ, =1,5- 8,
р = 2,35-8
• pt =1,5-8; />,=(2,25...2,75)-<5
/и = (0,85... l)-<5 т,=(0,85...1)-<У,
d, =(0,03...0,036)-ow +12; d, = 0,072 -Rt +12
гф = 4 при ая7 < 250 1ф = 6 при awT > 250
d2 = (0,7...0,75) - с?,
c/3 =(0,5...0,6)d,
/= (10...15)-й?3
е= (1...1,2)-d2; q>0,5-d2 + d4,
где dt - диаметр болта для крепления
крышки подшипника
hri принимают конструктивно так,
чтобы образовалась опорная поверхность под головку болта и гайку
Л, «\,2-6
64
-отверстия для болтов для крепления крышки к основанию корпуса;
-отверстия для винтов для крепления крышки подшипникового узла к корпусу;
-отверстия для штифтов во фланцах;
-отверстие с резьбой на фланце крышки (для отжима при демонтаже);
-ребра жесткости.
При выполнении отверстий для крепления крышки и основания корпуса, а также крышек подшипниковых узлов к корпусу применяются стандартные крепежные изделия (болты, винты, шпильки, шайбы, гайки).
Глубину завинчивания винтов и шпилек в стальную деталь рекомендуется принимать (0,8...l)-J, в чугунную (1,3...1,5)-^, где d - наружный диаметр резьбы.
Глубину глухого отверстия под штифт для стальной детали принимать равной 2-d, для деталей из серого чугуна - 2,5-d и для деталей из сплавов цветных металлов - 3 • d, где d - диаметр штифта.
Таблица 5.2 - Размеры лап и фланцев редуктора
Параметр |
|
|
Болты |
|
|
|
|
|
|||
М8 |
м ю |
M12 |
М16 |
М20 |
М24 |
М27 |
МЗО |
||||
|
Мб |
||||||||||
к, |
22 |
24 |
28 |
33 |
39 |
48 |
54 |
58 |
65 |
||
с , |
12 |
13 |
16 |
18 |
21 |
25 |
34 |
36 |
40 |
||
Таблица 5.3 - Массы редукторов |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Зубчатые цилиндрические одноступенчатые редукторы |
|
|||||||||
Межосевое расстояние av, мм |
100 |
160 |
200 |
250 |
|
315 |
|||||
Масса редуктора, кг |
|
45 |
85 |
|
140 |
250 |
|
330 |
|||
|
Зубчатые конические одноступенчатые |
редукторы |
|
|
|||||||
Конусное расстояние Re, |
мм |
100 |
|
160 |
200 |
|
250 |
||||
Масса редуктора, кг |
|
50 |
|
60 |
100 |
|
190 |
||||
|
|
Червячные одноступенчатые |
редукторы |
|
|
|
|||||
Межосевое расстояние aw, мм |
80 |
100 |
125 |
160 |
180 |
225 |
250 |
||||
Масса редуктора, кг |
|
30 |
60 |
70 |
120 |
170 |
210 |
270 |
65
6.УКАЗАНИЯ ПО СМАЗКЕ РЕДУКТОРОВ
6.1.Смазывание зубчатого и червячного зацепления
Ддя редукторов общего назначения применяют непрерывное смазывание жидким маслом картерным непроточным способом (окунанием в масляную ванну). Этот способ применяют для зубчатых передач при окружных скоростях Vs от 0,3 до 12,5 м/с \ для червячных передач с цилиндрическим Червяком смазывание окунанием допустимо до скорости скольжения Vs = 10 м/с.
Для открытых зубчатых передач, работающих при окружных скоростях до 4 м/с, обычно применяют периодическое смазывание весьма вязкими маслами или пластичными смазками, которые наносят на зубья через определенные промежутки времени. В некоторых случаях применяют капельное смазывание из корыта (при FS<1,5 м/с), наполненного вязким маслом и расположенного под зубчатым колесом.
Выбор сорта масла зависит от значения расчетного контактного напряжения в зубьях АН и фактической окружной скорости колес VS. Сорт масла выбирается по таблице 6.1.
Таблица 6.1 - Рекомендуемые сорта смазочных масел для передач по ГОСТ 17479.4-87
|
Контактные |
Окружная скорость зубчатых передач Vs, |
м/с |
|||
Передача |
напряжения |
Скорость скольжения червячных передач Vs, |
м/с |
|||
|
ан, НIмм |
Vs<2 |
2 < Vs < 5 |
Г, >5 |
||
|
|
|
||||
|
<т„ < 600 |
И-Г-А-68 |
И-Г-А-46 |
И-Г-А-32 |
||
Зубчатая |
600 <а„ <1000 |
И-Г-С-100 |
И-Г-С-68 |
И-Г-С-46 |
||
|
аи |
>1000 |
И-Г-С-150 |
И-Г-С-100 |
И-Г-С-68 |
|
|
ан |
< 200 |
И-Т-Д-220 |
И-Т-Д-100 |
И-Т-Д-68 |
|
Червячная |
200 < ан й 250 |
И-Т-Д-460 |
И-Т-Д-220 |
И-Т-Д-100 |
||
|
ан |
> 250 |
И-Т-Д-680 |
И-Т-Д-460 |
И-Т-Д-220 |
Примечание: обозначение индустриальных масел состоит из четырех знаков, каждый из которых показывает: И - индустриальное; второй - принадлежность к группе по назначению (Г - для гидравлических систем, Т - для тяжело нагруженных узлов); третий - принадлежность к подгруппе по эксплуатационным свойствам (Л - масло без присадок, С - масло с антиокислительными, антикоррозионными и лротивоизносными присадками, Д - масло с антиокислительными, антикоррозионными, противоизносными и противозадирными присадками); четвертый (число) - класс кинематической вязкости.
66
Для одноступенчатых редукторов при смазывании окунанием объем масляной ванны определяют из расчета 0,4...0,8 л масла на 1 кВт передаваемой мощности. Меньшие значения принимают для крупных редукторов.
В цилиндрических редукторах при окунании в масляную ванну колеса уровень масла находится в пределах от модуля до четверти диаметра зубчатого колеса. При нижнем расположении шестерни уровень масла находится в пределах hM =(0,1...0,5)-<i,, при этом hum-„ = 2,2-т.
Желательно, чтобы уровень масла проходил через центр нижнего тела качения подшипника (шарика или ролика).
Вконических редукторах должны быть полностью погружены в масляную ванну зубья конического колеса или шестерни.
Вчервячных редукторах при окунании в масляную ванну колеса
уровень масла находится в пределах m<hu<0,25-d2. При нижнем или боковом расположении червяка hM =(0,1...0,5)-о'1, при этом hvmm -2,2-т. Желательно, чтобы уровень масла проходил через центр нижнего тела качения подшипника (шарика или ролика).
При нижнем расположении червяка или шестерни цилиндрической передачи и высокой частоте вращения для уменьшения тепловыделения и потери мощности уровень масла понижают так, чтобы вывести червяк (шестерню) из масляной ванны. В этом случае для смазывания на червяк (шестерню) устанавливают разбрызгиватели.
Уровень масла, находящегося в корпусе редуктора, контролируют различными маслоуказателями.
Наибольшее распространение имеют жезловые маслоуказатели, так как они удобны для осмотра; конструкция их проста и достаточно надежна. Фонарные маслоуказатели удобны для корпусов, расположенных достаточно высоко над уровнем пола. Трубчатый маслоуказатель из оргстекла удобен для обзора, но хуже всего защищен от повреждений. Крановые маслоуказатели ставят попарно в зоне верхнего и нижнего уровней смазки. О наличии масла при данном уровне свидетельствует вытекание его при открытии крана.
При работе передач масло постепенно загрязняется продуктами износа деталей передач. С течением времени оно стареет, свойства его ухудшаются. Поэтому масло, налитое в корпус редуктора, периодически меняют. Для этой цели в корпусе предусматривают сливное отверстие, закрываемое пробкой с цилиндрической или конической резьбой.
При длительной работе в связи с нагревом масла и воздуха повышается давление внутри корпуса. Это приводит к просачиванию масла через уплотнения и стыки. Чтобы избежать этого, внутреннюю полость корпуса сообщают с внешней средой путем установки отдушины в его верхних точках.
67
6.2.Смазывание подшипников
Впроектируемых редукторах для смазывания подшипников качения применяют жидкие и пластичные смазочные материалы. При выборе вида смазочного материала следует учитывать скорость вращения, температуру узла и способ отвода теплоты от подшипников, способ подачи смазочного материала, конструкцию уплотнений и вид смазочного материала в сопряженных узлах.
При смазывании зубчатых и червячных колес окунанием подшипники качения обычно смазываются из картера в результате разбрызгивания масла колесами, образования масляного тумана и растекания масла по валам. Надежное смазывание разбрызгиванием
возможно при окружных скоростях Vs > 2 м/с. Для свободного проникновения масла полость подшипника должна быть открыта внутрь корпуса.
Бхли при нижнем расположении быстроходных валов цилиндрических и червячных редукторов необходимо защитить подшипники от излишнего количества масла, то применяют внутренние уплотнения. Для смазывания подшипника вала конической шестерни, удаленного от масляной ванны, на фланце корпуса в полости разъема делают канавки.
При верхнем расположении вала-червяка или вала-шестерни цилиндрического редуктора применяют ряд специальных конструкций для смазывания подшипников.
При малых скоростях, когда разбрызгивание масла недостаточно для смазывания подшипников, его можно собирать с торцов зубчатых (червячных) колес, используя для этого скребки.
Установка сборников и скребков масла в проектируемых редукторах должна обеспечивать смазывание подшипников при любом направлении вращения.
Смазывание пластичными материалами применяется при окружных скоростях Vs<2 м/с. Полость подшипника, смазываемого пластичным материалом, должна быть закрыта с внутренней стороны подшипникового узла внутренним уплотнением. Размеры внутренней полости корпуса под пластичный материал должны иметь глубину с каждой стороны подшипника примерно 0,25 его ширины. Смазочный материал набивают в подшипник вручную при снятой крышке подшипникового узла на несколько лет. Смену смазочного пластичного материала производят при ремонте. Наиболее распространенные для подшипников качения - пластичные смазки типа солидол жировой (ГОСТ 1033-79), консталин жировой УТ-1 (ГОСТ 1957-73).
7.РАСЧЕТ СОЕДИНЕНИЙ
7.1.Проверочный расчет шпоночных соединений
Основными критериями работоспособности ненапряженных шпоночных соединений являются прочность шпонки на срез и прочность соединения на смятие. Расчеты на срез и смятие основаны на предположении, что соответствующие напряжения распределены по сечениям равномерно.
|
Расчет шпонки на срез выполняется по формуле: |
|
||
|
_ 2 • 10 |
• 7* г |
л |
(7.1) |
|
Тср~ d-i-ь |
~Lr<*J' |
||
|
|
|||
где |
Т - вращающий момент, передаваемый шпонкой, Н м; |
|
||
|
d - диаметр вала, |
мм; |
|
|
|
/ - расчетная длина шпонки, мм (рисунок 7.1); |
|
||
|
Ъ - ширина шпонки, мм; |
|
||
|
[ r c J - допускаемое напряжение на срез, МПа. |
|
||
|
Расчет соединения на смятие выполняется по формуле: |
|
||
|
2-Ю3 - Г |
г , |
(7.2) |
|
|
0,94-d-(h-tl)-lp'[acA' |
|||
|
|
|||
где |
Т - вращающий момент, передаваемый шпонкой, Я • м; |
|
||
|
d - диаметр вала, |
мм; |
|
/ - расчетная длина шпонки, мм (рисунок 7.1); (h - /,) - высота площадки смятия, мм;
[егс(1] - допускаемое напряжение на смятие, МПа.
Рисунок 7.1 - Параметры соединения призматическими шпонками
69
Расчетная длина шпонки определяется в зависимости от исполнения
шпонки (рисунок 7.1): |
|
|
|
- |
для шпонок исполнения А: |
|
(7.3) |
- для шпонок исполнения В: |
|
(7-4) |
|
- |
для шпонок исполнения С: |
1р = / - —. |
(7.5) |
Размеры стандартных призматических шпонок установлены в зависимости от диаметра вала. Длина призматической шпонки I выбирается конструктивно и должна быть на 3 - 10 мм меньше длины ступицы, насаженной на вал детали.
Для предотвращения смятия пазов вала и ступицы материал шпонки назначают таким образом, чтобы предел текучести <хг материала шпонки был меньше пределов текучести материалов вала и ступицы.
Допускаемое напряжение на смятие для неподвижных шпоночных
соединений принимают в. зависимости от предела текучести |
материала |
|
(таблица 2.2) по формуле: |
|
|
K , ] |
= g p |
(7.6) |
где [s] - |
допускаемый коэффициент запаса прочности: |
|
(s]=1,9...2,3 - при постоянной нереверсивной нагрузке;
[s]= 2,9...3,5 - при переменной нереверсивной нагрузке.
При реверсивной нагрузке значения [s] увеличиваются на 30%. При чугунных ступицах [стс„ ] = 70... 100 МПа.
Для подвижных шпоночных соединений в целях предупреждения задира и ограничения износа допускаемые напряжения смятия уменьшают в 3...4 раза.
Допускаемые напряжения на срез для шпонок принимают в пределах jj-cpJ = 60...100 МПа, причем меньшие значения берут при динамических нагрузках.
7.2. Проверочный расчет стяжных винтов подшипниковых узлов
Стяжные винты (болты) диаметром d2 подшипниковых узлов - наиболее ответственные резьбовые детали редуктора, расположенные попарно около отверстий под подшипники (рисунок 5.1, 5.2). Их назначение - воспринимать силы, передаваемые на крышку редуктора
70