22. Расчет подшипниковых крышек корпуса редуктора

Материал, точность изготовления и другие технические требования к накладным подшипниковым крышкам регламентирует ГОСТ 13219.17-81.

Крышки изготавливают литыми из чугуна марки СЧ15 ГОСТ1412-85.

Малое межосевое расстояние подшипниковых гнезд, выбор винтов «впотай» – условия, при которых стандартные крышки подобрать невозможно.

При малых межосевых расстояниях подшипниковых гнезд достаточно просто "обрезать" соответствующие стандартные крышки, оставляя между срезами зазор (1…2) мм.

Размеры фланцев (их толщину и наружный диаметр) определяют форма и размеры отверстий, предназначенных для размещения винтов или шпилек, которыми крышка крепится к корпусу редуктора. В свою очередь, форму и размеры этих отверстий определяют вид головки крепежных винтов и величина наружного диаметра их резьбы.

Для крепления подшипниковых крышек к корпусу редуктора применяем винты с цилиндрической головкой, имеющей шестигранное углубление "под ключ" (ГОСТ 11738-84). Конструкция фланцев с использованием винтов с цилиндрической головкой, устанавливаемых "впотай", более эстетична и в наибольшей степени отвечает требованиям техники безопасности. На корпусе применяются такие же винты.

Для установки винтов "впотай" необходимо увелич ивать толщину фланца крышки.

Необходимый класс прочности винтов выбирают по ГОСТ 1759-70. Этот выбор производят в зависимости от требуемого (по условию обеспечения статической прочности стержня винта при действии пиковой нагрузки) значения предела текучести _т материала винтов.

1. Для быстроходного вала

Требуемое значение _Т , МПа, предела текучести материала винтов (шпилек) крепления подшипниковых крышек к корпусу редуктора определяют, исходя из условия статической прочности тела их резьбовых участков при действии пиковых нагрузок, по следующей зависимости:

,

где F_{a max} – осевое усилие, передающееся от наиболее нагруженного (в осевом направлении) подшипника рассматриваемого вала редуктора на его крышку при пиковом нагружении редуктора. Его определяют по следующей формуле:

,

где ;

F_{a ном} – осевое усилие, действующее на рассматриваемую подшипниковую крышку при номинальном режиме нагружения редуктора: .

K_{ S} – коэффициент динамичности приложения нагрузки к рассматриваемой подшипниковой крышке, возникающей при пуске редуктора: .

Н.

[S_T] – необходимое значение коэффициента запаса по текучести материала крепежных винтов. Обычно при техническом обслуживании (проводимом в процессе эксплуатации) редукторов общего назначения контроль уровня затяжки резьбовых соединений их деталей – отсутствует. В связи с этим .

К_зат – коэффициент запаса усилия затяжки винтов. Затяжка винтов (шпилек) крепления подшипниковых крышек к корпусу редуктора должна обеспечивать герметичность стыка торцовых поверхностей их фланцев с торцовыми поверхностями подшипниковых гнезд корпуса редук­тора при наличии в стыке плоских металлических прокладок и в условиях нестационарности его нагружения. В этом случае принимают К_зат =3…5 (меньшие значения – при использовании для смазывания подшипников пластичного смазочного материала): .

– коэффициент внешней нагрузки на винт. В связи с наличием в стыке рассматриваемых деталей плоских металлических прокладок, значение коэффициента внешней нагрузки, действующей на винт их крепления, можно назначить в пределах : .

z – принятое количество вин тов для крепления подшипниковой крышки к корпусу редуктора: .

d₁– внутренний диаметр резьбы принятых винтов (шпилек), определяемый по ГОСТ 9150-81: мм.

.

Следовательно .

Так как , то класс прочности винтов 3.6, а марка сталь 20.

Требуемую длину винтов определяют по формуле:

,

где S – толщина стопорной шайбы: ;

_ – суммарная толщина фланца крышки и набора прокладок: ;

h_н – необходимая глубина завинчивания винта в корпус редуктора: мм.

мм.

Полученную величину l^ требуемой длины винтов округляют до ее ближайшего стандартного значения l=20мм.

Проверку достаточности фактической глубины завинчивания в корпус винтов мм производят по условию отсутствия смятия и среза витков резьбы в отверстиях корпуса редуктора при действии пиковых нагрузок.

Условием отсутствия смятия и среза витков резьбы в крепежных отверстиях наиболее нагруженного (в осевом направлении) подшипникового гнезда рассматриваемого вала редуктора при действии пиковых нагрузок служит одновременное выполнение следующих неравенств:

; ,

где , – соо тветственно, напряжения смятия и среза, возникающие в витке резьбы рассматриваемых отверстий при пиковом нагружении редуктора, МПа.

F_{a max} – осевое усилие, передающееся на крышку рассматриваемого подшипникового гнезда при пиковом нагружении редуктора: Н.

K_ – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между витками резьбы. Величину коэффициента выбирают в зависимости от отношения пределов прочности при растяжении материалов винта _вр ( ) и корпуса _{вр к} ( ), : при >1.3: .

К_зат – коэффициент запаса усилия затяжки винтов: .

– коэффициент внешней нагрузки, действующей на винт: .

Z₀ – количество крепежных отверстий в рассматриваемом подшипниковом гнезде: .

Z_P – расчетное число витков резьбы на глубине h (l₁) завинчивания винтов в рассматриваемое отверстие. Его определяют из условия:

,

где Р – шаг резьбы, назначаемый по ГОСТ 8724-81: мм.

. Следовательно , так как следующие (за 6-м) витки резьбы практически не воспринимают внешнюю осевую нагрузку (например, 8-й виток воспринимает только 2% нагрузки, а 10-й – всего 0,89%).

К_n – коэффициент полноты резьбы в отверстии (для метрических резьб К_n = 0.88);

d, d₁ – соответственно, наружный и внутренний диаметры резьбы в рассматриваемых отверстиях: .

[_cм], [_ср] – допускаемые напряжения, гарантирующие отсутствие, соответственно, смятия и среза витков резьбы рассматриваемых отверстий, МПа. Их назначают в долях от допускаемого напряжения растяжения [_р] материала корпуса редуктора. Величина этой доли зависит от вида крепежных деталей (винты или шпильки) завинчиваемых в отверстия рассматриваемого подшипникового гнезда редуктора.

Согласно данным [5, c.110], при использовании винтов имеем:

Допускаемые напряжения при растяжении [_р], МПа, для материала корпуса редуктора определяют по следующей формуле:

,

где _пред – предельное (для материала корпуса) напряжение растяжения, МПа;

[S] – необходимое значение коэффициента запаса соответствующей прочности.

Для корпусов редукторов, изготовленных из серого чугуна, под _пред понимают предел прочности чугуна при растяжении _вр ( МПа), а коэффициент запаса прочности (по неразрушению) [S_в] в этом случае назначают в пределах : .

.

, следовательно условие выполняется.

, следовательно условие выполняется.

Толщину фланцев подшипниковых крышек назначают в зависимости от вида головки крепежных винтов. При установке винтов «впотай»:

,

где  – толщина дна подшипниковой крышки: .

Н – высота головки винта: .

.

Согласно ряду ГОСТ 6636-69 .

Наружный диаметр фланца нестандартных подшипниковых крышек D_фл рекомендуется [1, c. 102] определять по следующей зависимости:

,

где D_y – установочный диаметр: .

d – наружный диаметр резьбы винта. Согласно [табл. 5.2, 1]: .

,

Согласно ряду ГОСТ 6636-69 ,

Диаметр D₀ окружности, на которой располагают центры крепежных отверстий фланца подшипниковых крышек, вычисляют по формуле:

.

, =80 мм

Накладные подшипниковые крышки устанавливают в предназначенное для них отверстие корпуса редуктора по посадке H7/h8, а номинальное значение D_a наружного диаметра их заходного пояска назначают равным номинальному значению наружного диаметра выбранного подшипника.

Наибольший диаметр внутренней полости подшипниковых крышек определяют по формуле

,

где D_a – наружный диаметр заходного пояска крышки:

– толщина стенки заходного пояска. Ее вычисляют по следующей формуле:

,

где  – толщина дна крышки: .

.

.

Согласно ряду ГОСТ 6636-69 ,

Чтобы торцовые поверхности фланца подшипниковой крышки и корпуса редуктора сопрягались по плоскости, на наружной поверхности заходного пояска крышки предусматривают кольцевую канавку, форму и размеры которой регламентирует ГОСТ 8820-69:

Основной базовой поверхностью накладной крышки является торцовая поверхность ее фланца. В связи с этим, длину С заходного пояска крышки назначают небольшой, чтобы он не мешал установке крышки по торцу корпуса редуктора (или стакана). Обычно принимают

.