9.4. Эскизная компоновка

Эскизная компоновка устанавливает положение зубчатых колес редуктора, элементов открытых передач и муфты относительно опор (подшипников) с целью определения сил, действующих на опоры и изгибающих моментов, действующих на валы и, в конечном итоге, выполнения проверочных расчетов валов, подшипников и шпоночных соединений, а также сборочного чертежа редуктора.

Выполнению компоновки должна предшествовать проработка конструкций типовых редукторов с учетом параметров зубчатых колес и их расположения в пространстве, конструкции подшипниковых узлов (способа регулирования радиального зазора, вида уплотнения, способа смазки, типа крышек подшипников), а также элементов корпуса. На рис. 9.6, 9.7 и 9.8 приводятся схемы соответственно коническо-цилиндрического двухступенчатого, червячного одноступенчатого и соосного двухступенчатого редукторов.

Для выполнения компоновки необходимо заполнить табл 9.6.

Таблица 9.6

Необходимые размеры и их соотношения при выполнении компоновки

Наименование элемента	Обозначение	Значение (мм)
1. Диаметр вершин зубчатых колес	dа, (dae)	См. п.8
2. Наружный диаметр червячного колеса	dам2	См. п. 8
3. Диаметр ступицы	dст.	См. п. 8
4. Длина ступицы	lст	См. п. 8 с учетом расчета п. 9.4
5. Ширина шкива ременной передачи, звена цепи цепной передачи или зубчатого колеса открытой цилиндрической передачи	В	См. п. 8
6. Ширина подшипника	Т(B)	см.п. 9.2
7. Толщина стенки корпуса	δ	См. п. 9.3

	Рис. 9.6. Компоновка коническо-цилиндрического двухступенчатого редуктора
		Рис. 9.7. Компоновка червячного редуктора

Рис. 9.8. Компоновка соосного цилиндрического редуктора

Продолжение табл. 9.6

Наименование элемента	Обозначение	Значение (мм)
8. Расстояние между серединой конической шестерни и подшипником	a	Принимается конструктивно, после выполнения компоновки
9. Расстояние между осями подшипников на валу конической шестерни	l1	l1 = (2,5–3,0) a
10. Диаметр вала, на котором устанавливается внутреннее кольцо подшипника	d3	См. п. 9.2
11. Расстояние от внешнего торца фланца до внешней стенки корпуса редуктора	Кф, К1,К2	См. табл. 9.5
12. Расстояние между серединами опор на валу червяка	l2	l2≥(0,9–1,0)d2
13. Длина нарезной части червяка	В3	См.п. 8
14. Глубина гнезда подшипника	lп	См. табл. 9.5
15. Диаметры отверстий под болты или винты	d1, d2, d3	См. табл. 9.5
16. Толщина крышки подшипника	δп	Принимается по справочнику (см.п. 12.3)
17. Толщина фланца крышки подшипника	δф	Принимается по справочнику (см.п. 12.3)
18. Высота головки болта крышки подшипника	hб	hб = 0,7d3 (см. табл. 9.5).
19. Зазор между неподвижными и вращающимися частями	Х	Х = 8-10
20. Расстояние между торцом подшипника и внутренней стенкой редуктора: при отсутствии мазеудерживающего кольца (см.п. 13); при наличии мазеудерживающего кольца	У	У = 2-3 У=5-7

Окончание табл. 9.6

Наименование элемента	Обозначение	Значение (мм)
21. Расстояние от оси отверстия под болт до внешней стенки корпуса	Сф, С1, С2	См. табл. 9.5
22. Расстояние от оси отверстия под болт (d1) до расточки под внешнее кольцо подшипника	Z	Z = 5–10 (см. табл. 9.5)
23. Ширина ведущего зубчатого колеса (шестерни)	b1	См. расчеты передач
24. Ширина ведомого зубчатого колеса (колеса)	b2	См. расчеты передач
25. Ширина венца червячного колеса	b2	См. п. 8
26. Расстояние от оси червяка (червячного колеса) до внутренней стенки корпуса редуктора (глубина редуктора)	Н	См. табл. 9.5 п. 2
27. Толщина стакана ведущего вала конической передачи	δ1	δ1 = 8-10
28. Толщина фланца стакана	δ2	δ2 = 10-12
29. Толщина торцевого фланца редуктора для крепления крышки подшипника и стакана к корпусу редуктора	δ3	δ3 = 2d3, где d3 – диаметр болта (винта) крепления крышки подшипника
30. Расстояние между торцами подшипников на внутренней опоре подшипников соосного редуктора	а	а = (5–10)

Компоновка выполняется на миллиметровой бумаге формата А2 или А1 карандашом в контурных линиях в масштабе 1:1 в следующей последовательности.

1. Провести геометрические оси валов в соответствии с расчетными значениями межосевого расстояния (a_w) или внешнего конусного расстояния (R_е).

2. Рассчитать длину ступицы (l_ст) зубчатых колес редуктора и элементов открытых передач из условия прочности шпонки на смятие l_ст = l_ш+ (5-10), где l_ш – длина шпонки, мм;

_,

где Т – крутящий момент на валу, Н·мм; d₄ – диаметр вала, на котором установлено зубчатое колесо, мм; h – стандартная высота шпонки; t₁ – глубина шпоночной канавки (см. табл. 11.4); [σ_см] – допускаемое напряжение на смятие, для предварительного расчета принимаем [σ_см] = 90 МПа.

Значение l_ст должно быть не более l_ст =(1,2–1,6) d₄ и не менее ширины венца зубчатых колес, шкивов, звездочек. Если l_ст>(1,2–1,6)d₄ принимаем две шпонки и расчеты повторяются.

3. Вычертить внешние контуры зубчатых колес в зацеплении по ранее найденным размерам(d_α, d_αе, d_αм2, В₁, b₂, b₃, d_ст, l_ст). При расположении ступиц зубчатых колес относительно диска необходимо руководствоваться тем, чтобы ширина редуктора была минимальной (см. рис. 9.7 и 9.8).

4. Провести контуры валов по диаметрам посадки внутренних колец подшипников (d₃) см. табл. 9.1.

5. Вычертить контур внутренней стенки корпуса редуктора на расстоянии Х от выступающих вращающихся частей зубчатых колес.

6. Вычертить контуры предварительно выбранных подшипников (см. п. 9.2 ) на посадочном диаметре d₃ (см. табл. 9.1) на расстоянии У от внутренней поверхности редуктора.

Опоры на ведущем валу конической передачи (l₁) располагаются в зависимости от величины консоли а (см. табл. 9.6).

Подшипники на внутренней опоре соосного редуктора (рис. 9.8) устанавливаются заподлицо с внутренней стенкой редуктора.

7. Для подшипников ведущего вала конической передачи установить стакан по размерам (δ₁, δ₂).

8. От внутренней стенки корпуса и стакана ведущего вала конической передачи на расстоянии толщины стенки корпуса (δ) пунктирной (невидимой) линией (см. рис. 9.6 и 9.8) или сплошной (см. рис. 9.7) показать внешнюю стенку корпуса.

9. Вычертить контур внешнего торца фланца – основания корпуса на расстоянии К₁ (у подшипников) и К₂ – на остальной площади фланца.

10. На расстоянии глубины гнезда подшипника (l_п) со стороны внешнего торца фланца установить стандартные крышки подшипников (см. п. 12.3) с указанием головок болтов (винтов) h_б. Для подшипников ведущего вала конической передачи выполнить крышку подшипника конструктивно с учетом установки стакана и возможности ее крепления.

11. Выполнить отверстия на фланце основания корпуса под диаметры болтов: для d₁ по координатам С и Z, для d₂ – С и конструктивного равномерного распределения болтов по периметру фланца.

12. На расстоянии Х от наиболее выступающей части (крышки подшипника или головки болта) на выходном и входном концах валов установить элементы открытых передач или полумуфту.

13. Установить точки приложения сил и реакций опор подшипников на валах по следующим рекомендациям: силы действующие от зубчатых колес, шкивов ременных и звездочек цепных передач, а также неуравновешенная сила от муфты прикладывается от середины ступицы или ширины колес; точки приложения реакций в опорах зависит от типа и установки подшипников качения: при использовании радиальных шариковых или роликовых подшипников реакции прикладываются по середине ширины подшипника, при использовании радиально-упорных шариковых или роликовых подшипников точки приложения смещаются на величину а в зависимости от тела качения, угла наклона дорожек тел качения (α) и установки подшипников (враспор, врастяжку) (см. рис. 11.3).

14. При выполнении компоновки желательно, чтобы значения А = А´; Б = Б´, В = В´.