Детали машин и основы конструирования

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 кониче- ско-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	dам2	См. п. 8
колеса
3.	Диаметр ступицы	dст.	См. п. 8
4.	Длина ступицы	lст	См. п. 8 с учетом
			расчета п. 9.4
5.	Ширина шкива ременной пере-	В	См. п. 8
дачи, звена цепи цепной передачи
или зубчатого колеса открытой
цилиндрической передачи
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					Обозна-	Значение (мм)
						чение
8.	Расстояние между серединой					a	Принимается	конструк-
конической шестерни и подшип-							тивно, после выполнения
ником							компоновки
9. Расстояние между осями под-						l1	l1 = (2,5–3,0) a
шипников на			валу	конической
шестерни
10.	Диаметр вала, на котором ус-					d3	См. п. 9.2
танавливается внутреннее кольцо
подшипника
11.	Расстояние от внешнего торца					Кф,	См. табл. 9.5
фланца до внешней стенки корпу-						К1,К2
са редуктора
12.	Расстояние между серединами					l2	l2≥(0,9–1,0)d2
опор на валу червяка
13.	Длина нарезной части червяка					b1	См.п. 8
14. Глубина гнезда подшипника						lп	См. табл. 9.5
15.	Диаметры отверстий под бол-					d1, d2, d3	См. табл. 9.5
ты или винты
16.	Толщина крышки подшипника					δп	Принимается	по	спра-
							вочнику (см.п. 12.3)
17.	Толщина		фланца		крышки	δф	Принимается	по	спра-
подшипника							вочнику (см.п. 12.3)
18.	Высота головки болта крышки					hб	hб = 0,7d3 (см. табл. 9.5).
подшипника
19. Зазор между неподвижными и						Х	Х = 8-10
вращающимися частями
20.	Расстояние		между		торцом	У
подшипника и внутренней стен-
кой редуктора:
- при		отсутствии		мазеудержи-
	вающего кольца (см.п. 13);						У = 2-3
-	при	наличии	мазеудерживаю-
	щего кольца						У=5-7

					Окончание табл. 9.6
	Наименование элемента			Обозна-	Значение (мм)
				чение
21.	Расстояние от оси отверстия			Сф, С1,	См. табл. 9.5
под болт до внешней стенки кор-				С2
пуса
22.	Расстояние от оси		отверстия	Z	Z = 5–10 (см. табл. 9.5)
под болт (d1) до расточки под
внешнее кольцо подшипника
23.	Ширина	ведущего	зубчатого	b1	См. расчеты передач
колеса (шестерни)
24.	Ширина	ведомого	зубчатого	b2	См. расчеты передач
колеса (колеса)
25.	Ширина венца червячного ко-			b2	См. п. 8
леса
26.	Расстояние от оси червяка			Н	См. табл. 9.5 п. 2
(червячного колеса) до внутрен-
ней	стенки	корпуса	редуктора
(глубина редуктора)
27. Толщина стакана ведущего ва-				δ1	δ1 = 8-10
ла конической передачи
28. Толщина фланца стакана				δ2	δ2 = 10-12
29.	Толщина	торцевого фланца		δ3	δ3 = 2d3, где d3 – диаметр
редуктора для крепления крышки					болта (винта) крепления
подшипника и стакана к корпусу					крышки подшипника
редуктора
30.	Расстояние между		торцами	а	а = (5–10)
подшипников на внутренней опо-
ре подшипников соосного редук-
тора

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 (aw) или внешнего конусного расстояния (Rе).

2)Рассчитать длину ступицы (lст) зубчатых колес редуктора и элементов открытых передач из условия прочности шпонки на смятие

lст = lш+ (5-10), где lш – длина шпонки, мм;

lш =	2Т
		,
	d4 (h − t1 )[σcм ]

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); [σсм] – допускаемое напряжение на смятие, для предварительного расчета при-

нимаем [σсм] = 90 МПа.

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

3)Вычертить внешние контуры зубчатых колес в зацеплении по ра-

нее найденным размерам(dα, dαе, dαм2, В1, b2, b3, dст, lст). При расположении ступиц зубчатых колес относительно диска необходимо руководствоваться тем, чтобы ширина редуктора была минималь-

ной (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 (lп) со стороны внешнего торца фланца установить стандартные крышки подшипников

(см. п. 12.3) с указанием головок болтов (винтов) hб. 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´.

10. ВЫБОР И РАСЧЕТ МУФТ

Муфты служат для продольного соединения двух деталей привода, связанных общим крутящим моментом. Тип муфты выбирают в соответствии с предъявляемыми к ней требованиями (например, уменьшение динамических нагрузок, предохранение от перегрузок, компенсация отклонений от соосности и др.).

Все муфты стандартизированы и выбираются в зависимости от условий эксплуатации, величины расчетного крутящего момента и диаметров соединяемых валов.

Tp = KTH ,

(10.1)

где Tp – расчетный крутящий момент, Н·м;

TH – номинальный момент на валу, определяемый кинематическим расчетом приводом;

K – коэффициент, учитывающий режим работы привода. Принимают по табл. 10.1

		Таблица 10.1
Значение коэффициента режима работы ( K )
Тип машины	Электро-		Особые
	двигатели		случаи
Деревообделочные станки, ленточные или цеп-	1,5…2		–
ные транспортеры
Текстильные машины	–		1,5…2
Поршневые компрессоры	2,25…3,5		–
Металлорежущие станки	1,25…2,5		–
Станки с приводом от трансмиссий	–		1,5
Реверсивная передача у строгального станка	–		3
Мельницы–дробилки:
– муфта между мотором и передачей,	–		2,5
– муфта между передачей и машиной	–		4
Краны, подъемники, элеваторы	3…5		–
Автомобили	–		1,2…1

10.1. Расчет упругих втулочно-пальцевых муфт (МУВП)

Эта муфта используется при необходимости гашения динамических нагрузок, возникающих в приводе и для компенсации несоосно-

сти (рис. 10.1).

Рис. 10.1. Муфта упругая втулочно-пальцевая: 1, 2 – полумуфты; 3 – палец; 4 – втулка упругая; 5 – шайба для пальцев; 6 – шайба стопорная с носком; 7 – гайка

Проверочный расчет заключается в определении давления между пальцами и резиновыми втулками (набора резиновых колец) по напряжениям смятия

	σсм =	2Tp	≤ [σсм	],
		ZD1ldn

где Z – число пальцев;

D1 – диаметр окружности расположения центров пальцев, мм; l – рабочая длина втулки (набора резиновых колец), мм;

dп – диаметр пальцев под резиной, мм;

[σсм] – допускаемое напряжение смятия для резиновых втулок,

[σсм]=2–4 Н/мм2.

Кроме этого пальцы муфты рассчитывают на изгиб

σи = Ft l1 ≤ [σи ], 2ZW

где Ft – окружная сила, определяемая как Ft = 2Tp ;

D1

l1 – длина втулки, мм;