Методическое пособие 760

Посадочные поверхности под зубчатые и червячные колеса чаще всего шлифуют. Поэтому перед упорным буртиком желательно на валу выполнять канавку для выхода шлифовального круга.

Рис. 24.16. Облегчение сборки шпоночного соединения посредством цилиндрического пояска по посадке

сзазором (d11)

24.5.Назначение диаметров вала

Входе ориентировочного расчета вала по известному

крутящему моменту Мкр определяют, как правило, выходной участок вала по формуле

где [r] ≈15…25 МПа.

Полученное значение увеличивают на 10% для компенсации снижения усталостной прочности вала за счет установки шпоночного соединения и округляют до ближайшего значения из нормального ряда диаметров (ГОСТ 6636-82): 10; 10.5; 11; 11.5; 12; 13; 14; 15; 16; 17; 18; 19; 20; 21; 22; 24; 25; 26; 28; 30;

249

32; 34; 36; 384 40; 42; 45; 48; 50; 52; 55; 60; 63; 65; 70; 75; 80;

85; 90; 95; 100; 105; 110; 125; 130; 140; 150; 160…

Ориентиром для назначения [r] может служить диаметр выходного конца электродвигателя. Должно выдерживаться соотношение:

d ≈ (0,8…1,2)dэл.

Если между электродвигателем и ведущим валом редуктора установлена ременная передача, то

d ( 0,8...1,2 )3 U рем dэл .

Взамен расчета на кручение для предварительного определения диаметров вала иногда применяют имперические формулы. В месте посадки шестерен на быстроходный и промежуточный валы

dШБ ≈ 0,22 аWБ; dШБ ≈ 0,3 аWБ.

Для тихоходного вала в месте посадки колеса диаметр:

DКТ ≈ 0,3 аWТ.

Имея эти данные можно приступить к определению остальных характерных диаметров вала: под подшипники, под буртик подшипника, под колесо.

Рис. 24.17. Схема конструирования вала

250

ℓ ≈ (1,5…1,8)d; dп ≈ d + 2t; dбп ≈ dп + 3r; dбп ≥ dш + 2r.

dш определяют по эмпирической зависимости (см. выше), либо рассчитывают диаметр вала в опасном сечении.

где ℓр – рабочая длина шпонки сталь [ζ]см = 100…120 МПа;

чугун [ζ]см = 50…60 МПа при неравномерной или ударной нагрузке напряжение понижают на 25…40%.

251

Для шпонки со скругленными концами ℓр = ℓ – b, для шпонки с плоскими концами ℓр = ℓ ГОСТ 23360-78

Длину ступицы согласуют также с диаметром вала

ℓст ≈ (1,5…1,8)d; ℓст ≈ ℓр – b +(8…10).

Чаще всего ℓст ≈ ℓр2 d

Если окажется, что ℓст ≥ 1,5d, то вместо шпоночного соединения целесообразнее применить шлицевое.

Посадки шпонок регламентированы ГОСТ 23360-78 для призматических и СТ с ЭВ 647-77 для сегментных шпонок.

Ширину шпонки выполняют по h9.

Посадка в паз вала: призматическая шпонка Р9; сегментная N9.

Посадка шпонки во втулку: неподвижная, нереверсивная JS9; неподвижная, реверсивная Р9; подвижная (для призматической шпонки) D9.

Длина посадочной поверхности под подшипники назначается равной габаритной ширине подшипника.

Длина буртиков назначается по конструктивным соображениям (обычно в пределах 4…8 мм).

24.6.1. Основные способы осевого фиксирования колес (шкивов)

Крепление колес на концах валов.

На концах валов чаще всего закрепляют шкивы, звездочки, полумуфты и зубчатые колеса. Концы валов могут выполняться цилиндрическими и коническими.

На цилиндрические концы валов закрепление осуществляется с помощью круглой гайки, концевой шайбы или за счет натяга в соединении за счет посадки (рис. 24.18–24.20).

Недостаток: сборка возможна только в одном угловом положении при совмещении шпоночного паза со шпонкой.

Закрепление с помощью комплекта конических колес обеспечивает сборку при любом угловом положении деталей.

252

Рис. 24.18. Крепление колеса на концевом участке вала стопорной шайбой (а); стопорной пластиной (б)

Рис. 24.19. Крепление шкива на гладком валу

Рис. 24.20 Крепление колес комплектом конических колец (а); конической пробкой (б)

Конические концы валов. Осевое закрепление осуществляют с помощью концевых шайб с фиксацией их винтами или круглыми гайками (рис. 24.21, 24.22).

253

При установки колес на вал с небольшим натягом или по переходной посадке фиксацию осуществляют: установочным винтом; пружинным кольцом упорным; фиксация посредством распорной втулки; фиксация посредством двух полуколец и пружинным кольцом; фиксирование дистанционной втулкой и шлицевым кольцом.

Рис. 24.21. Крепление шкива с помощь концевой шайбы

Осевая фиксация одиночного колеса. Для крепления колеса без зазора ставят калиброванное компенсационное кольцо. Кольцо подбирают при сборке (шлифуют по торцам).

Буртик на валу устанавливают так, чтобы осевая сила была направлена на буртик. При ее отсутствии буртик не нужен. Для гарантии контакта втулки и колеса предусматривают зазор С между уступом вала и торцом колеса. Толщина распорной (дистанционной) втулки S ≈ 0,14d (рис. 24.23).

Осевая затяжка крышек передается через внутреннее кольцо подшипника и распорные втулки колеса (рис. 24.24).

Рис. 24.22. Осевая фиксация одиночного колеса установочным винтом (а); пружинным кольцом упорным (б)

254

Рис. 24.23. Фиксация посредством распорной втулки

а б

Рис. 24.24. Осевая фиксация одиночного колеса посредством двух полуколец (а); фиксирование (б) дистанционной втулкой и шлицевым кольцом

Фиксирование группы колес. Комплект колес установлен между двумя парами закладных полуколец, удерживаемых пружинными стопорными кольцами. На шлицевой втулке 1 нарезана резьба. При завинчивании чайки создается осевая распорная сила, необходимой величины.

Рис. 24.25. Фиксирование группы колес дистанционными втулками

255

Рис. 24.26. Фиксирование группы колес посредством двух полуколец и пружинного кольца

Погрешности изготовления деталей по осевым линейным размерам и погрешности сборки приводят к неточному относительному положению колес в зубчатых передачах.

В цилиндрических передачах редукторов для компенсации неточности относительного осевого положения колес ширину шестерни обычно делают больше. Шестерня имеет более высокую твердость зубьев и чтобы избежать неравномерного изнашивания сопряженного колеса, шестерню выполняют такой ширины, что она перекрывает с обеих сторон зубчатый венец колеса. На увеличение ширины шестерни, кроме того, расходуется меньше металла, чем на увеличение ширины колеса.

Обычно b1/br = 1,08…1,05

Для редукторов принимают

b1 = b2 + (3…5).

Вкоробках передач (зубчатые колеса в них обычно закалены) ширину шестерни и колеса делают одинаковыми.

Вшевронных и косозубых передачах с раздвоенным силовым потоком для передачи одинаковой нагрузки по потокам один из валов фиксируют в осевом направлении, а другой делают «плавающими». В этом случае осевое положение колес регулируется автоматически. В качестве «плавающих» выбирают промежуточные валы редукторов, т.к. они не связаны соединительными муфтами с валами других узлов, имеют меньшую массу и легко перемещаются в осевом положении.

Шестерни делают часто за одно целое с валом, если рас-

стояние меньше 2,5 mt для цилиндрических и 1,6 mte для конических шестерен.

256

Рис. 24.27. Установка вала с шевронными колесами (плавающий вал), посадочное место изнашивается

Рис. 24.28. Установка вала с шевронными колесами (плавающий вал), посадочное место не изнашивается

25.МУФТЫ

25.1.Муфты. Общие сведения

Муфты приводов являются соединительными устройствами для валов, концы которых подходят друг к другу вплотную или находятся на близком расстоянии. Муфты должны обеспечивать передачу крутящего момента между валами. Сами валы располагают так, чтобы геометрическая ось одного являлась продолжением оси другого вала. Муфты широко применяют при монтаже длинных составных валов.

Кроме того, муфты выполняют и другие функции:

а) компенсируют небольшие монтажные неточности в относительном расположении валов – продольные, поперечные и угловые смещения валов (компенсирующие муфты);

257

б) допускают значительные смещения валов в продольном (раздвижные муфты) и поперечном (плавающие муфты) направлениях, а также повороты осей валов относительно друг друга (шарнирные муфты);

в) соединяют и разобщают валы: при остановке и медленном вращении (кулачковые и зубчатые муфты), на холостом ходу (кулачковые и зубчатые с синхронизаторами) и на ходу под рабочей нагрузкой (фрикционные муфты);

г) автоматически соединяют и разъединяют валы при изменении направления вращения (муфты обгона) и при достижении определенного числа оборотов (центробежные);

д) ослабляют вредное влияние толчков и вибрации при пуске и работе машины (упругие муфты и муфты скольжения); е) обеспечивают плавный разгон машины и облегчают

условия работы двигателя (муфты скольжения); ж) предохраняют машины от поломок при перегрузках

(предохранительные муфты); з) осуществляют электрическую изоляцию валов, что

важно с точки зрения безопасности для муфт электродвигателей (упруго-демифирующие муфты с неметаллическими элементами).

Рис. 25.1 Компенсация радиального и углового смещения валов

258