2. Конструирование узлов редуктора

2.1. Конструирование валов

Осевые размеры валов и осей выявляются в процессе эскизной компоновки передачи в соответствии с рекомендациями к определению положения подшипников и ширины зубчатых венцов. Например, расстояние между опорами червячного колеса составляет l = (0,5 0,75) d2 (d2 – делительный диаметр червячного колеса), а для консольной шестерни (рис.2.9) l1 2d (d – внутренний диаметр подшипников качения). Длина консольного участка вала должна быть согласована с длиной ступицы полумуфты, шкива или звездочки.

Выходной конец вала может быть цилиндрическим или коническим (рис.1.3). Посадки деталей на конус обладает рядом достоинств: легкость сборки и разборки, высокая точность базирования, возможность создания любого натяга. Но окончательная обработка ступицы проводится вручную, что повышает стоимость конструкции. В проектируемых редукторах в равной мере применяют цилиндрические и конические концы валов.

На этапе эскизного проектирования ориентировочно была намечена конструкция валов, определены диаметры отдельных участков. Теперь следует уточнить эти размеры, согласовать их с деталями, устанавливаемыми на вал, учесть вид и расположение опор, конструкцию уплотнения, технологию изготовления.

Перед отработкой конструкции вала должны быть решены такие важные вопросы, как способ передача вращающего момента в соединении вал – ступица (шпонка, шлицы, натяг) и способ крепления деталей на валу от осевого перемещения.

2.1.1. Цилиндрические редукторы

Входные (быстроходные) валы часто имеют участки, на которых непосредственно нарезают зубья шестерен цилиндрических и конических зубчатых передач или витки червяка в червячных передачах. Зубья шестерен нарезают на среднем участке. Диаметр его определен чаще всего размером dБП, значение которого находят из условия надежного контакта торцов заплечика и внутреннего кольца подшипника. Конструкция вала на среднем участке зависит от передаточного числа и значения межосевого расстояния передачи. При больших передаточных числах и малых межосевых расстояниях df1 dБП,

23

конструкцию вала выполняют по одному из вариантов рис.2.1,а,б предусматривая участки для выхода фрезы, нарезающей зубья. При небольших передаточных числах и относительно большом межосевом расстоянии диаметр df1 dБП вал выполняют по рис.2.2,а.

а

б

Рис.2.1.Нарезание зубьев на входных валах редуктора

Диаметр Dф фрезы принимают в зависимости от модуля m :

т, мм	2..2,25	2,5…2,75	3…3,75	4…4,5	5…5,5	6…7
Dф,мм,
при степени
7
8…10	90	100	112	125	140	160
	70	80	90	100	112	125

Длину lвых определяют графически.

Если наружный диаметр da1 оказывается меньше диаметра dБП, то обтачивают или весь вал в средней части по наружному диаметру шестерни (рис.2.1,а), или между нарезанной частью и торцом вала выполняют конические переходные участки (рис.2.1.б). Последний вариант несколько сложнее в изготовлении, но жесткость вала получается выше в сравнении с вариантом по рис.2.1,а. Участок выхода фрезы можно распространять на торец вала, по которому базируют подшипник качения.

Конструкция ступеней валов зависит от типа и размеров установленных на них деталей (зубчатых и червячных колес, подшипников, муфт, звездочек, шкивов) и способов закрепления этих деталей в окружном и осевом направлениях. При разработке

24

конструкции вала принимают во внимание технологию сборки и разборки передач, механическую обработку, усталостную прочность и расход материала при изготовлении. Способы осевого фиксирования колес, элементов открытых передач, муфт, подшипников рассмотрены в соответствующих разделах конструирования.

Окружное закрепление колес, элементов открытых передач, муфт, подшипников осуществляется посадками, шпоночными соединениями и соединениями с натягом.

Конструкции входных валов цилиндрических редукторов, выполненных по развернутой схеме, показаны на рис. 2.2.

Рис.2.2.Конструкция входных валов

В двухступенчатых редукторах шестерня входного вала расположена несимметрично относительно опор, и ее смещают ближе к опоре, противоположной участку вала, выступающего из редуктора.

25

Такое расположение шестерни приводит к более равномерному нагружению опор и распределению нагрузки по длине зуба. Подшипники входных валов цилиндрических редукторов с прямыми и косыми зубьями колес чаще всего устанавливают по схеме «враспор». Необходимый осевой зазор обеспечивают с помощью тонких металлических прокладок 3, устанавливаемых между корпусом и привертными крышками (рис.2.2,а,в) или с помощью компенсаторного кольца 4, которое устанавливают между торцами закладной крышки и наружного кольца шарикового радиального подшипника. Для удобства сборки компенсаторное кольцо устанавливают со стороны глухой крышки (рис.2.2,б).

Регулирование конических радиально – упорных подшипников обеспечивают с помощью винта 5 (рис.2.2,г). Такая конструкция применяется чаще всего для повышения жесткости и уменьшения габаритов опор. Регулирование можно проводит и с помощью винтовых крышек (рис.2.3), это проще, так как не нужно снимать крышку для замены прокладок. Однако конструкция узла усложняется. Способы регулирования радиально - упорных подшипников показаны на рис. 2.44

Подшипник, находящийся вблизи шестерни, защищают маслоотражательными шайбами 1 (рис.2.2) от чрезмерного залива маслом, выдавливаемым вместе с продуктами изнашивания из зубчатого зацепления. Иногда, для точного центрирования устанавливают дополнительное кольцо 2 (рис.2.2,а,б), ширина которого должна быть больше ширины канавки перед заплечиком вала.

Рис..2.3.Регулирование осевого зазора подшипника крышкой

На рис.2.4 показаны конструкции входных валов соосных редукторов. Шестерню располагают симметрично относительно опор вала. Необходимый осевой зазор обеспечивают при сборке установкой набора тонких прокладок 1 под фланец привертной крышки (рис.2.4,а) или установкой компенсаторного кольца 2 при использовании закладной крышки (рис.2.4,б). Одну опору выполняют во внешней боковой стенке корпуса, другую – на внутренней стенке (промежуточная опора) рядом с опорой соосно расположенного выходного вала.

26

Рис.2.4. Входной вал соосного редуктора

Редукторы с шевронными зубчатыми колесами (входные валы)

выполняются по одной из конструкций приведенных на рис.2.5.

Рис.2.5.Входные валы редукторов с шевронными колесами

Валы – плавающие. Осевое положение плавающего вала определяют наклонные в разные стороны зубья полушевронов. Сопряженные с ними валы фиксируются относительно корпуса. На рис.2.5,а наружное кольцо подшипника без бортов поджимают привертной крышкой к кольцу 1. Внутреннее кольцо подшипника рекомендуют закреплять с двух сторон с целью предотвращения его

27

случайного схода с вала. Для компенсации неизбежной неточности изготовления по длине деталей между пружинным кольцом 2 и торцом внутреннего кольца подшипника устанавливают компенсаторное кольцо 3, толщину которого подбирают при сборке.

При применении подшипника с одним бортом на наружном кольце (рис.2.5,б) необходимое осевое положение привертных крышек устанавливают при сборке подбором тонких металлических прокладок 4. Наружные кольца имеют свободу осевого перемещения на величину зазора z = 0,5…0,8 мм в сторону крышки подшипника. Закреплять на валу внутреннее кольцо подшипника нет необходимости.

Важное достоинство схемы – возможность регулирования начальной величины осевого смещения наружного и внутреннего колец подшипника.

Промежуточные валы цилиндрических редукторов, выполненных по развернутой схеме, представлены на рис.2.6. На промежуточном валу двухступенчатого редуктора расположены шестерня быстроходной ступени и колесо тихоходной ступени.

Направление линии наклона зубьев у этих колес должен быть направлено в разные стороны, чтобы осевые силы, действующие на опоры, хотя бы частично взаимно уравновешивались.

Места перехода от колеса к шестерни (расстояние l=с) могут быть выполнены по одному из вариантов показанных на рис.2.6.а,б.г. При применение привертных крышек регулирование осевого зазора выполняют набором тонких металлических прокладок 1(рис.2.6,а,б). В конструкциях с закладными крышками необходимый зазор обеспечивается компенсаторными кольцами 3 (рис.2.6,б) при установке вала на радиальных шариковых подшипниках или нажимным винтом 4 (рис.2.6,г) вала на радиально упорных конических подшипниках. Регулирование нажимным винтом проще, но усложняется конструкция. Подшипник, расположенный рядом с шестерней, защищают маслоотражательным кольцом 2 от чрезмерного залива маслом, выжимаемым вместе с продуктами изнашивания из зацепления тихоходной пары.

В соосных цилиндрических редукторах расстояние l между торцами шестерни и колеса конструктивно получается большим, оно должно быть больше ширины промежуточной опоры (рис.2.7). Регулирование осевого зазора при закладных и привертных крышках проводят также как и в редукторах выполненных по развернутой схеме.

28

Другие конструкция оформления промежуточных валов соосных редукторов приведены в 4 .

Рис.2.6.Промежуточные валы цилиндрических редукторов

29

Рис.2.7.Промежуточный вал соосного редуктора

Выходные (тихоходные) валы цилиндрических редукторов, выполненных по развернутой схеме, приведены на рис 2.8.

а

б

в

г

Рис.2.8.Выходные валы с цилиндрическими колесами

30