Л.М. Полетаева Конструктивное оформление литых деталей (на примере корпуса редуктора)

10

Корпусные детали, показанные на рис. 1, 2, 3, имеют традиционные формы. Для них характерны гладкие внутренние очертания и выступающие наружу фланцы и ребра. Конструкции, показанные на рис. 1, 2, предусматривают применение накладных (привертных) крышек, которые крепятся болтами [3, с. 3 - 4]. Конструкция, показанная на рис. 3, рассчитана на применение в подшипниковых гнездах врезных (закладных) крышек [3, с. 7]. Для буртиков крышек необходимы выточки в гнездах, а торцы гнезд можно не обрабатывать. Врезные крышки конструктивно проще накладных. Они крепятся без болтов и для них не надо сверлить и нарезать отверстия в корпусных деталях, но во избежание протекания масла нужны сравнительно точные и плотные сопряжения крышек с внутренними поверхностями гнезд.

На рис. 4 показан цилиндрический одноступенчатый редуктор с внутренними выступами и ребрами. Такие конструкции отличаются от традиционных более гладкими и четкими наружными очертаниями, лучшими виброакустическими свойствами и некоторыми другими достоинствами. Однако такие корпуса обладают известными недостатками: большая масса, увеличение трудоемкости формовки, большая трудность внутренней очистки и окраски.

2.2. Определение основных размеров корпуса редуктора [2, с. 416 - 419]

Приведенные ниже соотношения и рекомендации даны для расчета корпусов одноступенчатых цилиндрических редукторов.

Толщина стенки основания корпуса:

δ = 24 0,1Tmax ≥ 6 мм,

где Tmax=2 T2 - наибольший вращающий момент, Н м; T2 - вращающий момент на ведомом валу редуктора.

Толщина стенки крышки корпуса

δ кр = 0,9δ ≥ 6 мм.

Диаметр стяжных болтов, соединяющих основание с крышкой редуктора:

dстяж = 3 Tmax ≥ 10 мм.

Размещение отверстий под стяжные болты дано на рис. 5.

11

Рисунок 5 - Размещение отверстий под стяжные болты и контрольные штифты

12

При проектировании отверстий под стяжные болты руководствуются следующими рекомендациями: отверстия располагают преимущественно по продольным сторонам; в районе бобышек стараются максимально приблизить их к отверстиям под подшипники (для увеличения жесткости соединения). Болт, расположенный между отверстиями под подшипники, размещают посередине между этими отверстиями; минимальное расстояние между стенками близко расположенных отверстий должны составлять 3...5 мм (рис. 1).

Количество стяжных болтов:

6 - на длинных сторонах фланца (вблизи подшипниковых гнезд); 2 - на коротких боковых сторонах фланца.

Диаметр фундаментных болтов, служащих для крепления редуктора к плите или раме:

dф = 1,25 dстяж ≥ 14 мм.

Количество фундаментных болтов:

zф = 4 при aω ≤ 250 мм;

zф = 6 при aω > 250 мм.

Толщина фланца по разъему:

δ фл = dстяж .

Толщина лапы под фундаментный болт:

δ ф = 1,5dф .

Остальные соотношения приведены в [5, с. 14, 15].

Элементы корпуса разной толщины могут сопрягаться по одному

из двух вариантов (рис. 6):
а)	б)

Рисунок 6

13

1) радиусом r=0,25δ , если отношение толщин сопрягаемых элементов меньше или равно 2 (рис. 6, а);

2) клином, если отношение толщин сопрягаемых элементов боль-

ше 2 (рис. 6, б).

Толщина клина у основания:

δ пер = δ max 2− δ min ≤ δ min .

Длина клина:

lпер = 4δ пер .

2.3. Крепление крышки к корпусу. Определение ширины фланца

Для соединения корпуса и крышки по всему контуру плоскости разъема редуктора выполняют специальные фланцы.

Соединение корпуса редуктора с его крышкой выполняют в двух различных конструктивных вариантах:

1) применяются болты с гайками; при этом болты проходят через гладкие цилиндрические отверстия во фланцах (рис. 1, 3);

2) отверстия во фланце крышки гладкие, а во фланце корпуса - нарезанные (рис. 2,4) и в них завернуты болты.

Достоинства первого варианта заключаются в простоте сверления по сравнению с нарезанием резьбы.

Во втором варианте гаек нет, бобышки под стяжные болты у подшипниковых гнезд на корпусе можно сделать тоньше, чем в первом варианте, потому что на этих бобышках не нужно места для размещения гаек. Конструкция получается легче, имеет лучший внешний вид.

На рис. 7 и 8 дается соединение крышки с корпусом, выполненное по второму варианту (винтовое соединение). На рис. 7 стяжной болт расположен на короткой стороне фланца, на рис. 8 - на длинной стороне фланца (вблизи подшипникового гнезда). Болты имеют наружную шестигранную головку, класс прочности не ниже 6.6.

Для предохранения болтов от самоотвинчивания (для стопорения) применяют пружинные шайбы. Размеры болтов и шайб приведены в [3,

с. 14].

Размеры a и b выбирают из условия свободного размещения головки болта и возможности поворота ее гаечным ключом на угол ≥ 60о.

14

Рисунок 7

Рисунок 8

15

Соотношения для определения этих размеров даны в [2, с. 420]:

a = dстяж , b = 1,25dстяж .

Поверхность под шайбой должна быть перпендикулярна оси отверстия, для чего обычно производят ее зенкование. При этом создается небольшое цилиндрическое гнездо (цековка), в которое устанавливают шайбу. Диаметр цековки Dц и ее глубину tц, а также диаметр отверстия под болт dотв принимают в зависимости от диаметра стяжного болта (приложение А).

Глубину завинчивания болта lзав и глубину сверления lсв определяют по соотношениям [2, с. 420]:

lзав = 1,5dстяж , lсв = 2,5dстяж ,

либо принимают в зависимости от диаметра болта (приложение А). На рис. 7 толщина фланца δ фл является недостаточной для завинчивания болта на полную глубину, поэтому толщина фланца в месте за-

винчивания болта выполняется равной глубине завинчивания:

δ фл зав = lзав .

Сопряжение литых стенок осуществляется: на рис. 7 радиусом r, так как отношение толщин δ фл/δ < 2; на рис. 8 - клином, так как отношение толщин сопрягаемых стенок явно больше 2. Рекомендации по определению размеров r, δ пер, lпер приведены выше.

Ширину фланца определяют исходя из размерной цепи, составляющими которой являются размеры δ , δ пер, b и a.

Ширина короткой части фланца:

Bкор. фл = δ + b + a .

Ширина длинной части фланца:

Bдл. фл = δ + δ пер + b + a .

2.4. Конструктивное оформление бобышек (приливов) для подшипниковых гнезд. Определение длины подшипникового гнезда.

Подшипники располагаются в специально оформленных бобышках или приливах. На рис. 9 изображено размещение подшипника в бобышке при привертных крышках.

Диаметр бобышки принимают [4, с. 240]:

Dб = Dф + (4...5) мм,

где Dф - диаметр фланца крышки подшипника. Рекомендации по его определению даны в [3, с. 3].

16

Рисунок 9 - К определению длины подшипникового гнезда

17

Длина подшипниковых гнезд одинакова для всех подшипников и определяется конструктивно при выполнении компоновки подшипникового узла ведомого вала. Ее можно также определить аналитически, исходя из размерной цепи, включающей размеры t, B, l, b и tпр:

lподш. гн = t + B + l + b - tпр,

где t - зазор между внутренней стенкой корпуса и торцами подшипника (t=1...3 мм - при смазке подшипников из общей масляной ванны путем разбрызгивания, t=5...7 мм - при смазке подшипников отдельно пластичной смазкой); B - ширина подшипника; l - длина пояска крышки; b - ширина проточки, рекомендации по определению l и b приведены в [3, с.3]; tпр - толщина уплотнительной прокладки (обычно

tпр=1,5...2 мм).

Составляющие размерной цепи B, l и b берут по элементам ведомого вала - подшипнику и подшипниковой крышке.

Длина подшипникового гнезда должна быть не меньше ширины фланца Bдл. фл (рис. 8), то есть

lподш. гн min = δ + δ пер + b + a .

Если это условие не выполняется, то необходимо удлинить цилиндрическую часть подшипниковой крышки ведомого вала путем введения занижения за центрирующим пояском. Рекомендации по конструктивному оформлению таких подшипниковых крышек даны в [3,с.2-4].

2.5. Фиксирование крышки относительно корпуса

Подшипниковые гнезда в корпусе должны иметь правильную цилиндрическую форму. При сборке редуктора во время затяжки болтов, соединяющих корпус с крышкой, возможно некоторое смещение крышки относительно корпуса, что вызывает деформацию наружных колец подшипника, имеющих малую жесткость. Кроме того, торцы приливов у подшипниковых гнезд на крышке редуктора и корпусе могут не совпадать, что повлечет перекос крышек подшипников и наружных колец самих подшипников. Следовательно, при сборке редуктора нужно точно фиксировать положение крышки относительно корпуса.

Точность фиксации достигается контрольными штифтами, которые располагают на возможно большем расстоянии друг от друга (по диагонали). Обычно применяют два штифта конических по ГОСТ3129-70 (приложениеБ).

18

Диаметр штифта [2, с. 418]:

dшт ≈ 0,5dстяж .

Размещение отверстий под штифты дано на рис. 5.

2.6. Конструктивное оформление нижней части корпуса

Редуктор обычно устанавливают на плиту или раму и крепят фундаментными болтами. Конструкция места крепления корпуса к плите или раме показана на рис. 10.

Размеры a и b определяют по соотношениям [2, с. 419]:

a = dф , b = 1,25dф .

Диаметр цековки Dц, глубину цековки tц, а также диаметр отверстия под болт dотв принимают в зависимости от диаметра фундаментного болта (приложение А).

Рисунок 10

Рисунок 11 Сопряжение стенок осуществляется клином, так как отношение

толщин δ ф/δ всегда больше 2.

Рекомендации по определению r, δ пер, lпер приведены выше. Ширина лапы:

Bлап = δ + δ пер + b + a .

19

Опорные поверхности корпуса выполняют в виде двух длинных параллельно расположенных лап (рис. 11, а) или нескольких небольших платиков, расположенных в месте установки болтов (рис. 11, б).

Список рекомендуемой литературы

1. Цехнович Л.И. Атлас конструкций редукторов / Л.И.Цехнович, И.П.Петриченко. - Киев: Вища шк., 1990. - 150 с.

2.Чернавский С.А. Проектирование механических передач / С.А.Чернавский, Г.А.Снесарев и др. - М.: Машиностроение, 1984. – 560 с.

3.Конструктивное оформление элементов подшипниковых узлов редукторов: Методические указания для проведения лабораторных и практических занятий и курсового проектирования по курсу «Прикладная механика» для студентов направления 550800 «Химическая технология и биотехнология» / Сост.: Л.М.Полетаева, О.В.Любимов; Кузбас. гос. техн. ун-т. - Кемерово, 1997.

4.Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин / П.Ф.Дунаев, О.П.Леликов. - М.: Высш. шк., 1985. - 415 с.

5.Прикладная механика: Методические указания по выполнению курсового проекта для студентов направления 550800 «Химическая технология и биотехнология» / Сост.: Л.М.Полетаева, О.В.Любимов; Кузбас. гос. техн. ун-т. - Кемерово, 1998.