7.2 Особенности компоновки валов конических передач

Шестерня конического колеса часто изготавливается заодно с валом и называется вал-шестерня (это обычно делают и в цилиндрических передачах). Она, как правило, устанавливается в корпусе редуктора консольно. Подшипники размещаются со стороны выходного конца вала на некотором расстоянии друг от друга. Иногда их ставят парами или применяют сдвоенные подшипники специальных серий. Подшипники выходного вала размещают так же, как у цилиндрических передач, но в конических передачах применяют упорные, конические радиально-упорные и реже шариковые радиально-упорные подшипники. Иногда в паре устанавливают подшипники разного размера и даже типа. Чаще всего подшипники фиксируются внутренними кольцами относительно вала или дистанционной втулки, а внешними кольцами в корпусе редуктора или промежуточной гильзе выступами крышек подшипниковых узлов.

7.3 Особенности компоновки валов червячных передач

Подшипниковые узлы червячных передач компонуются примерно так же, как и цилиндрических, но по причине больших величин осевых сил используют подшипники того же вида, что и в конических передачах (радиально-упорные). Иногда на валу червяка в паре с радиальным или радиально-упорным подшипником могут быть применены упорные подшипники. Фиксируются подшипниковые узлы червячных передач в корпусе редуктора так же, как и в цилиндрических и конических передачах.

7.4 Построение трехмерных моделей валов

Построение трехмерной модели вала начинают с создания файла в формате  «Деталь» КОМПАС 3D. Файл лучше сразу сохранить под именем, например, «Вал тихоходный». Если быстроходный вал (входной в редукторе) будет изготовлен с шестерней заодно, то ступени вала лучше «пристроить» к уже построенной шестерне. Поэтому открывают файл детали «Шестерня» и переименовывают его в «Вал-шестерня». Построение тихоходного вала (выходной в редукторе) обычно начинают со средней части, – построения цилиндрической ступени посадочного места под крепление зубчатого колеса, размеры которого уже примерно определены. На рисунке 7.5 первая построенная ступень вала подсвечена.

Рисунок 7.5

Эта ступень должна быть больше от 5 или 30 мм по диаметру, чем выходной конец вала в зависимости от мощности редуктора (см. рис. 7.1). Затем, с одной стороны делают ступень бóльшего диаметра, в которую упрется колесный центр, а с другой – меньшего диаметра, чтобы колесо можно было надеть на вал при сборке (см. рис. 7.5). Операции построения цилиндрических ступеней в КОМПАС 3D лучше делать методом выдавливания, их удобнее потом изменять. Это делают следующим образом. На одной из основных плоскостей создают  «Эскиз», в котором с привязкой к началу координат строят окружность нужного диаметра, пользуясь командой  «Окружность» из меню  «Геометрия». Затем закрывают эскиз и с помощью команды  «Операция выдавливания» формируют цилиндр нужной длины. И диаметр и длина любой ступени вала могут быть впоследствии отредактированы.

После построения первой пары цилиндрических ступеней вокруг ступени для посадки колеса, создают еще две ступени – посадочные места для установки подшипников. Эти ступени должны быть меньшего диаметра, чем построенные ранее. Размеры заплечников для установки подшипников стандартизованы, поэтому следует придерживаться рекомендаций [4] (т. 2, стр. 177). Затем со стороны выходного конца вала формируют еще одну ступень – опорную поверхность для установки уплотнения и, собственно, сам выходной конец вала. Конические ступени валов делают аналогично цилиндрическим, но в меню  «Операции выдавливания» указывают  «Уклон внутрь» в градусах.

В торцах тяжелых и длинных валов делают центровые отверстия, используя, например, библиотеку «Стандартные изделияКонструктивные элементыОтверстияОтверстия центровые», как это показано на рисунке 7.6.

Рисунок 7.6

После выбора из библиотеки типа и диаметра центрового отверстия, нажимают на кнопку  «Позиционирование» на панели «Свойств» и указывают координаты отверстия (для центрового отверстия они нулевые) и на кнопку  «Создать объект». Отверстие будет построено. Диаметр отверстия программа не подсказывает и не предлагает подходящий. Его должен назначить пользователь исходя из диаметра ступени вала, в которой оно будет размещено. Удобно уточнить размер вала с помощью средней иконки в меню указания диаметра отверстия. Назначение каждой иконки дается в выпадающей подсказке при наведении на нее.

Поскольку посадочные поверхности под внутренние кольца подшипников шлифуют, обеспечивая нужный размер с допуском и шероховатостью поверхности, то в местах выхода шлифовального круга (у ступени бóльшего диаметра) должны быть выполнены соответствующего размера канавки. Как и отверстия, канавки и многие другие элементы деталей цилиндрической формы можно строить, используя библиотеку КОМПАС-SHAFT 3D. Например, построить такую же канавку на противоположной ступени под подшипник можно следующим образом. Выбирают папку «Простые конструктивные элементыКанавкаКанавки для круглого шлифования ГОСТ 8820-69 Канавки для наружного шлифования исп 1». Это видно на рисунке 7.7. Двойное нажатие на выбранную строчку и в нижней части экрана монитора открывается меню позиционирования. Теперь нужно указать цилиндрическое ребро, возле которого будет построена канавка, и во вновь открывшемся окне библиотеки нажать кнопку «Применить».

Рисунок 7.7

Для редактирования канавок, построенных в предыдущих версиях КОМПАСа командой «Редактирование» из Дерева построения ее вызывают, например, из библиотеки «МашиностроениеБиблиотека канавок для КОМПАС-3DКанавка по ГОСТ 8820-69 (выход шлифовального круга)», как это показано на рисунке 7.8. В отличие от предыдущего способа, следуя подсказкам программы нужно указать курсором (с нажатием левой кнопки мышки) цилиндрическую поверхность, на которой должна быть канавка, а затем выбрать в выпавшем меню нужные размеры канавки (лучше принять рекомендуемые) и указать торец, возле которого она должна быть «нарезана». После нажатия кнопки «ОК» канавка будет построена.

Рисунок 7.8

Для крепления зубчатых колес на валах, а также полумуфт на выходных концах валов чаще всего используют шпоночное соединение. Построение шпоночных пазов и шлицев на трехмерных моделях валов выполняют так же, как это уже было описано в п. 5.1 (Построение зубчатых колес цилиндрической передачи).

В самую последнюю очередь с помощью соответствующих команд на инструментальной панели  «Редактирование детали» на валу строят  «Фаски» и радиусные  «Скругления». Выделяют ребра или грани, на которых будут созданы эти элементы. Высоту ребра фаски и угол ее наклона, как и величину радиуса, указывают в соответствующих ячейках меню операции. Готовый вал приведен на рисунке 7.9.

Рисунок 7.9

Аналогично строят вал-шестерню и червяк, который всегда изготавливают заодно с валом, только в качестве первой цилиндрической ступени используются уже построенные трехмерные модели шестерни или червяка.

Понятно, что промежуточный вал двухступенчатого редуктора одновременно является выходным для первой ступени и входным для второй. Поэтому он должен нести на себе колесо первой ступни и шестерню второй. Его построение можно начинать с шестерни второй ступени, заканчиваются оба его конца шипами (цилиндрическими ступенями) под размещение опорных подшипников.