Курсовой проект вариант 5 (Косозубая цилиндрическая передача) / Detali_mashin_Kursovoe_proektirovanie_Dunaev_Lelikov_2004

Схема г - врастяжку (см. рис. 3.6). Регулирование зазоров в подшипниках выполняют осевым перемещением внутренних колец

по валу посредством гаек. Ослаблять посадку под перемещаемым внутренним кольцом подшипника не требуется. Для регулирования подшипников достаточно одной гайки на одном из концов вала (рис. 6.23, а). Если дополнительно требуется регулировать осевое положение вала, гайки предусматривают на обоих его концах (рис. 6.23, б).

6.9. Конструирование опор валов конических шестерен

В узлах конических передач широко применяют консольное закрепление вала-шестерни. При таком закреплении опоры вала располагают по одну сторону от шестерни. Конструкция узла получается простой, компактной и удобной для сборки и регулирования.

Недостаток консольного расположения шестерни - повышенная концентрация нагрузки по длине зуба шестерни. Концентрацию нагрузки можно уменьшить повышением жесткости узла. Повышенные требования к жесткости диктует и необходимая по условиям работы конического зацепления высокая точность осевого положения конической шестерни.

При проектировании узла выбирают направление наклона зубьев и направление вращения шестерни одинаковыми, чтобы осевая сила в зацеплении была направлена от вершины делительного конуса. В конструкциях узлов конических шестерен применяют радиально-упорные подшипники, главным образом конические роликовые, как более грузоподъемные и менее дорогие, обеспечивающие большую жесткость опор.

При относительно высоких частотах вращения {п > 1500 мин"^) для снижения потерь в опорах, а также при необходимости высокой точности вращения применяют более дорогие шариковые ра-

Силы, действующие в коническом зацеплении, вызывают появление радиальных реакций опор. Радиальную реакцию считают приложенной к валу в точке пересечения его оси с нормалями,

160

проведенными через середины контактных площадок на кольцах подшипника.

Обозначим: ai - расстояние между точками при^южения реакций; а\ - размер консоли; d - диаметр вала в ме ^те установки подшипника; / - расстояние до вершины делитег ьного конуса (см. рис. 3.3). При конструировании следует принимать: d > \,Ъаи в качестве ui - большее из двух: uj « 2,5^1 или ai « 0 .6/. Конструктор стремится получить размер а\ минимальным цдм уменьшения изгибающего момента, действующего на вал. После тгого как определен этот размер, по приведенным соотношениям принимают расстояние аг. При этом узел получается весьма компактным (см. также рис. 14.4).

Установка подшипников по схеме враспор (шмрокие торцы наружныколец расположены наружу) приводит к значительному увеличению размера узла в осевом направлении. Применять ее в силовых конических зубчатых передачах не рекоменлуется.

6.10. Конструирование опор валов-червяков

На рис. 6.24, а, б показаны варианты выполнения подшипниковых опор при фиксации вала-червяка по наиболее простой и дешевой схеме враспор (см. рис. 3.6, б). Такую схему применяют при ожидаемой разности температур червяка и корпуса ло 20 и относительно коротких валах. Так, при установке вала t/ = 30 ... 50 мм на шариковых радиально-упорных подшипниках отношение Hd не более 8, на конических роликовых Hd не более 6.

Так как на червяк действует значительная осевая сила, то в опорах устанавливают радиально-упорные подшипники. Преимущественно применяют конические роликовые подшипники (рис. 6.24, а).

Ь

ш п

Рис. 6.24

Шариковые радиально-упорные подшипники применяют при длительной непрерывной работе передачи с целью уменьшения потерь мощности и тепловыделения в опорах, а также для снижения требований к точности изготовления деталей узла (рис. 6.24, б). Однако размеры опор, выполненных с применением радиальноупорных шарикоподшипников, вследствие их меньшей грузоподъемности, больше, чем при конических роликоподшипниках. Поэтому окончательный выбор опор вала червяка иногда делают после сравнительных расчетов и прочерчиваний. Следует иметь в виду, что по схеме враспор не рекомендуют устанавливать ради- ально-упорные подшипники с большим углом контакта (а > 18"^). При необходимости применения таких подшипников, а также при больших ожидаемых тепловых деформациях вала для закрепления в корпусе вала-червяка используют схему с одной фиксирующей и одной плавающей опорами (схема по рис. 3.6, в).

На рис. 6.25, а-в показаны наиболее распространенные варианты выполнения фиксирующей опоры вала-червяка в схеме в (см. рис. 3.6). Так как радиально-упорные однорядные подшипники воспринимают осевую силу только одного направления, то для фиксации вала в обоих направлениях в фиксирующей опоре устанавливают два таких подшипника.

Для крепления подшипников в корпусе предусматривают упорный заплечик (рис. 6.25, а). При сборке червяк устанавливают в корпусе через отверстие под подшипник. Иногда диаметр отверстия получается меньше диаметра вершин витков червяка, и сборка оказывается невозможной. Диаметр отверстия можно увеличить, устанавливая подшипники фиксирующей опоры в стакане (рис. 6.25, б), который затем закрепляют в корпусе.

Применение конического подшипника с упорным бортом на наружном кольце (см. табл. 19.26) значительно упрощает конструкцию (рис. 6.25, в)\ отверстие в корпусе гладкое, без заплечика, отсутствует стакан.

На рис. 6.25, в показаны конические роликоподшипники, поставленные широкими торцами наружных колец навстречу друг другу, а на рис. 6.25, б - широкими торцами наружу. Установка подшипников по рис. 6.25, в характеризуется большей угловой жесткостью.

162

Регулиродочмые прокладка

в)

Рис. 6.25

Для того, чтобы предварительно комплект вала-червяка вместе с подшипниками можно было вставить в стакан или в корпус, предусматривают зазор С> 1 ... 2 мм (см. 6.24, 6.25).

Зазоры в подшипниках фиксирующей опоры регулируют набором тонких металлических прокладок, которые ставят под фланец крышки подшипника (рис. 6.25, б)\ осевым перемещением внутренних колец (рис. 6.25, а, в).

6.11. Опоры плавающих валов

Плавающими называют валы, обе опоры которых плавающие. В этом случае обеспечена возможность самоустановки плавающего вала относительно другого вала, зафиксированного от осевых перемещений. Такая самоустановка необходима, например, в шевронных или косозубых зубчатых передачах, представляющих собой разделенный шеврон. При изготовлении колес таких передач неизбежна погрешность углового расположения зуба одного по-

163

лушеврона относительно зуба другого полушеврона. Вследствие этой погрешности первоначально в зацепление входят зубья только одного полушеврона. Возникающая в зацеплении осевая сила стремится сместить колесо вместе с валом вдоль оси вала. Если позволяют опоры, то вал перемещается в такое положение, при котором в зацепление входят зубья обоих полушевронов, а осевые силы, возникающие в них, уравновешены.

Осевую фиксацию вала

в этом случае осуществляют не в опорах, а зубьями шевронных колес.

В качестве опор плаРис. 6.26 вающих валов применяют радиальные подшипники. Чаще всего используют подшипники с

короткими цилиндрическими роликами. В случае применения этих подшипников значительно уменьшается сила, потребная для осевого перемещения вала. Устраняется изнашивание корпусной детали в месте установки подшипника, так как осевое плавание вала обеспечено за счет смещения внутренних колец подшипников совместно с комплектами роликов относительно наружных колец.

Одной из распространенных является конструктивная схема, показанная на рис. 6.26, а (см. также рис. 14.3, а). Здесь внутренние кольца подшипников закреплены на валу, а наружные в корпусе. Осевое плавание вала обеспечивают тем, что внутренние кольца подшипников с комплектом роликов могут смещаться в осевом направлении относительно неподвижных наружных колец. Осевое плавание вала происходит в процессе его вращения. При этом сила, потребная для перемещения вала, очень мала, что является достоинством этой схемы.

164

Одним из недостатков является необходимость изготовления канавок в корпусе для установки колец, образующих искусственный упорный заплечик. Этого недостатка лишена схема, представленная на рис. 6.26, б (см. рис. 14.3, б). В этой схеме внутренние кольца подшипников закреплены упором в заплечик вала. Наружные кольца имеют свободу осевого перемещения на величину зазора Z в сторону крышки подшипника.

Значение зазора z = 0,5 ... 0,8 мм зависит от размеров узла и точности изготовления зубьев сопряженных шевронных колес, точности их сборки. Показанная на рис. 6.26, б (см. рис. 14.3, б) схема соответствует моменту сборки передачи.

В начальный момент осевого плавания вала ролики подшипников смещают наружные кольца на некоторую величину в сторону крышек. При этом зазор z уменьшается и в дальнейшем за счет тепловых деформаций выбирается полностью. Кольца находят таким образом свое положение и в дальнейшем остаются неподвижными.

При осевом плавании вала внутренние кольца подшипников с комплектами роликов смещаются относительно наружных колец. На рис. 6.26, в показано положение деталей подшипника при работе передачи. При этом между роликами и бортом наружного кольца при плавании вала имеет место осевой зазор S, который в процессе работы изменяется в некоторых пределах, определяемых точностью изготовления зубьев зубчатых колес.

Важным достоинством этой схемы является возможность регулирования начальной величины осевого смещения наружного и внутреннего колец подшипника. Регулирование осуществляют набором металлических компенсаторных прокладок К, устанавливаемых под фланцы обеих крышек подшипников. В результате регулирования можно добиться точного взаимного расположения наружного и внутреннего колец подшипников. При этом размеры деталей узла, влияющие на осевое положение колец, могут быть выполнены по свободным допускам.

6.12. Опоры соосно расположенных валов

Такие опоры выполняют, например, в соосном двухступенчатом цилиндрическом редукторе (рис. 6.27). При этом на внутренней стенке корпуса рядом располагают разные по габаритам под-

165

пуса. Обработку отверстий ведут с двух сторон, образуя упорные заплечики для подшипников в обоих отверстиях. Это создает определенные трудности при обработке. Однако при таком исполнении может быть достигнута наиболее высокая точность установки подшипников.

Расточку отверстия можно упростить, если выполнять его сквозным диаметром Di (по наружному диаметру большего подшипника, рис. 6.28, б). Но для установки подшипника с меньшим наружным диаметром D\ применяют дополнительную деталь - кольцо 1. Кольцо фиксируют кольцевым выступом на наружной поверхности, входящим в канавку корпуса. Подшипники доводят до упора в торцовые поверхности кольца 1, поэтому точность изготовления кольца должна быть высокой. Необходимо помнить, что для установки кольца корпус должен быть разъемным.

Таким образом, некоторое упрощение расточки отверстия достигают применением кольца 7, выполнением канавки в корпусе и необходимым применением съемной крышки во внутренней стенке корпуса.

Кольцо 1 можно сделать без фиксирующего выступа (рис. 6.28, в). В этом случае упрощается и обработка отверстия корпуса, и конструкция кольца. Однако соосно расположенные валы образуют общую систему: осевые силы, нагружающие опоры одного из валов, воздействуют и на опоры другого вала. Поэтому при расчете подшипников одного вала необходимо учитывать осевые силы, действующие на него со стороны другого вала.

166

bHU/hU

Рис. 6.28

Регулирование осевых зазоров при сборке опор по рис. 6.28, а и б производят независимо для каждого вала, а при сборке опор по рис. 6.28, в - сразу для четырех подшипников обоих валов.

При постановке кольца 1 предпочтительным является вариант по рис. 6.28, в .

6.13. Конструктивное оформление посадочных мест

Шероховатость посадочных поверхностей в местах установки подшипников на валу и в корпусе должна соответствовать по ГОСТ2789-73 Ra= 1,25 ... 3,2 мкм. Такую шероховатость целесообразно получать шлифованием. Для выхода шлифовальных кругов выполняют канавку: по рис. 6.29, а, б - при шлифовании поверхности вала; по рис. 6.29, в - при шлифовании отверстия в корпусе. Размеры канавок (мм) приведены в табл. 6.10.

Ri h

Рис. 6.29

167

6.10. Размеры канавок для выхода шлифовального круга

Нужно иметь в виду, что канавки на валах вызывают повышенную концентрацию напряжений и понижают прочность валов при переменных напряжениях. Поэтому канавки выполняют чаще всего на валах, диаметры которых определены по критерию жесткости. Такими валами, в частности, являются валы ре-

дукторов, коробок передач.

Меньшей концентрацией напряжений характеризуется выполнение переходной поверхРис. 6.30 ности вала галтелью постоянного радиуса (рис.

6.30). Радиус Г] галтели принимают меньше координаты фаски г кольца подшипника:

Шлифование галтели очень трудоемко. Поэтому такую форму переходной поверхности применяют только при высокой напряженности вала.

Вподшипниковом узле контакт смежных

сподшипником деталей необходимо предусматривать только по торцам подшипниковых

колец, на высоте заплечика. Другие поверхности смежных деталей должны отстоять от торцов

колец для всех типов подшипников (кроме конических роликовых) не менее чем на 2 ... 3 мм (размер а на рис. 6.31).

Особенностью конструкции конического роликового подшипника является то, что сепаратор выступает за пределы наружного кольца на величины "т" и рис. 6.32, а. Это следует учи -

168

тывать при установке смежных с подшипниками деталей, например, шлицевых гаек (рис. 6.32, б) или при установке двух рядом расположенных подшипников (рис. 6.32, в). Смежная деталь должна отстоять от торца наружного кольца конического роликоподшипника на Z? = 4 ... 6 мм. Чтобы цилиндрические поверхности смежных деталей не касались сепаратора, высоты hi и hj не должны превышать значений: h\ = - d)\ hi = 0,05 {D - d).

Рис. 6.32

Именно поэтому в очень распространенном креплении конического подшипника круглой шлицевой гайкой (рис. 6.32, б) между торцами внутреннего кольца подшипника и гайки устанавливают дистанционное кольцо 1. Примерно половиной своей длины кольцо 1 заходит на вал диаметром d, выполненным под установку подшипника, а оставшейся длиной перекрывает канавку для выхода инструмента при нарезании резьбы.

6.14. Вычерчивание внутренней конструкции подшипников

Для изображения стандартных подшипников качения по габаритным размерам d, D и В следует нанести тонкими линиями внешний контур подшипника. Затем для всех типов подшипников (кроме конических роликовых) откладывают диаметр Dp^ = 0,5(Z> + + d) окружности расположения центров тел качения. По соотношениям рис. 6.33, а-г изображают тела качения и кольца.

169