ТИХОХОДНОГО ВАЛА РЕДУКТОРА

РАЗРАБОТКА эскизНОГО ПРОЕКТА

Тихоходного вала редуктора

Методические указания

К лабораторно-практическим занятиям для студентов,

Изучающих дисциплины: «Механика», «Техническая

Механика», «Детали машин и основы конструирования».

Новочеркасск

УДК 621.824.001.66 (076.5)

ББК 34.42

Б. 68

Рецензенты: д-р техн. наук В.Т. Логинов

д-р техн. наук Б.Г. Гасанов

Б. 68 Благовестный А.С.

Разработка эскизного проекта тихоходного вала редуктора: Методические указания к лабораторно - практич. занятиям для студентов, изучающих дисциплины: «Механика», «Техническая механика», «Детали машин и основы конструирования» / Юж.- Рос. гос. техн. ун-т (НПИ).- Новочеркасск: ЮРГТУ, 2003. – 11с

Изложены основные правила разработки эскизных проектов валов, приведены необходимые справочные данные. Предназначены для студентов специальностей 0718, 0720, 0804, 1012, 1013, 1108, 1201, 1206, 1211, 1502, 1509, 1705, 1706, 1709, 2103, 2301, 2404, 2814. Могут быть использованы при курсовом проектировании.

УДК 621.824.001.66 (076.5)

© Южно-Российский государственный

технический университет, 2003

© Благовестный А. С., 2003

РАЗРАБОТКА ЭСКИЗНОГО ПРОЕКТА

ТИХОХОДНОГО ВАЛА РЕДУКТОРА

Цель занятия: изучение методики разработки эскизных проектов валов различного назначения, ознакомление с действующей нормативно-технической документацией.

Оборудование и принадлежности: калькулятор для инженерных расчетов, лист миллиметровой бумаги формата А4, карандаш.

Исходные данные: действующий на валу номинальный момент Т, Н·м.

Порядок выполнения работы

1. Валы служат для передачи крутящего момента и поддержания вращающихся вместе с ними деталей. Различают валы прямолинейные, коленчатые и гибкие. В курсе «Детали машин и основы конструирования» изучаются прямолинейные валы.

Наибольшее распространение в машиностроении получили сплошные ступенчатые прямолинейные валы (рис. 1), реже используются гладкие прямолинейные, а также полые валы [1, 2].

Рис.1

2. Разработку эскизного проекта обычно начинают с предварительного определения размеров выходного конца вала. Диаметр d, мм, находят по формуле

d ³ (5...6) ,

большее значение коэффициента в скобках применяют при уста­новке вала на роликоподшипниках и для валов шевронных передач [3]. Полученную величину округляют до ближайшего значения из ря­да:

20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 55/56, 60/63, 70/71, 80, 90

Примечание: под косой чертой приведены диаметры конических концов валов.

По выбранному значению d подбирают стандартный концевой участок вала конический (табл. 1) или цилиндрический (табл. 2).

Таблица 1

Концы валов конические (по ГОСТ 12081-72), мм

Таблица 2

Концы валов цилиндрические (по ГОСТ 12080-66), мм

Конический конец вала сопрягают с участком под подшипник и уплотнение переходной цилиндрической частью длиной ≈0,15d.

Для цилиндрического конца вала выбирают призматическую шпонку (табл. 3)

Таблица 3

Шпонки призматические (по ГОСТ 23360-78), мм

Длины призматических шпонок l, мм, выбирают из следующего ряда:10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 125, 140, 160, 180, 200, 220, 250

Пример обозначения шпонки с размерами b=16, h=10, l=100: «Шпонка 16х10х100 ГОСТ 23360-78»

Если длина стандартного концевого участка вала по каким-ли­бо причинам не устраивает проектировщика, предварительно можно принять l_мт = 1,5d и уточнить ее в последующем по детали, устанав­ливаемой на этот участок.

3. Определяют размеры участка под подшипником и уплотнением.

Диаметр вала под подшипником и уплотнением вычисляют по фор­муле

d_п d + 2t_ц (t_к).

Высоту t_ц заплечика цилиндрического хвостовика или высоту t_к заплечика конического хвостовика, координату r фаски подшипника и размер f фаски колеса, мм, принимают в зависимости от диаметра d (табл. 4) [3]:

Таблица 4

Высота заплечиков и размеры фасок

Полученную величину d_п округляют до ближайшего большего разме­ра из ряда:

20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95.

Затем проверяют возможность установки подшипника без съёма призматической шпонки, для этого должно выполняться условие:

d_п d + 2t₂ + 1,

где d – диаметр цилиндрического конца вала, мм (табл. 2);

t₂ - глубина паза в ступице, мм (табл. 3);

для конического конца вала принимают d = d_ср (табл. 1), t₂ выбирают по данным табл. 1.

Длину участка вала под уплотнением и подшипником принимают равной

l_кт = 1,2d_п.

4. Определяют диаметр буртика для упора подшипника качения

d_бп d_п + 3r

и округляют его до ближайшего нормального линейного размера, сог­ласуя при этом получающуюся высоту буртика с необходимой высотой заплечика t_п для упора подшипника (табл. 5):

Нормальные линейные размеры, мм (по ГОСТ 6636 – 69):

Примечание: под косой чертой приведены размеры посадочных мест для подшипников качения.

Таблица 5

Координаты фаски r подшипника качения и высота t_п буртика

После выбора подшипника качения уточняют принятое значение r и при необходимости вносят соответствующие коррективы в размеры.

5. Определяют размеры участка вала между подшипниками.

5.1. Размеры участка вала между подшипниками зависят от конструкции редуктора, типа соединения вала со ступицей колеса, длины l_ст ступицы, а также расстояния а между внутренней поверхностью стенки корпуса редуктора и торцом ступицы. Величину а, мм, определяют по формуле [3]:

а = + 3,

где L – расстояние между внешними поверхностями деталей передач, мм.

Значение а после вычисления округляют до ближайшего целого числа. Если расстояние L неизвестно, ориентировочно можно принять а = 8…10 мм.

Одноступенчатые редукторы обычно выполняют симметричными, в этом случае а₁= а₂ = а.

У двухступенчатых редукторов в размер а₂, помимо величины а, входит также длина ступицы l_ст1 зубчатого колеса первой ступени и величина зазора с = 0,5а между колесами первой и второй ступени. Ориентировочно можно принять l_ст1 = 0,8d_к, с = 4…5 мм.

5.2. При использовании соединения с натягом диаметр вала под колесом d_к принимают равным d_бп, длина l участка вала между подшипниками

l = l_ст + (a₁ + а₂),

где l_ст обычно равна ширине зубчатого колеса b₂, если последняя величина неизвестна, предварительно можно принять l_ст = 1,2 d_к;

5.3. При передаче крутящего момента шпо­ночным соединением (рис. 2) диаметр вала под колесом d_к выбирают из нормальных линейных размеров на одну ступень больше диамет­ра d_п под подшипником. Длину посадочного участка под колесом l_к принимают на 1 мм меньше длины ступицы l_ст зубчатого колеса; если последняя величина неизвестна, предварительно можно принять l_к =1,2 d_к – 1.

Рис.2

Между ступицей колеса и наиболее удаленным от выходного конца вала подшипником устанавливается кольцо длиной а₁ = 8…10 мм. Диаметр вала под кольцом принимается равным d_п (см. п. 3), длина l_пк участка для установки подшипника и кольца равна:

l_пк = a₁ + B + 1 мм,

где B – ширина подшипника качения (табл. 6).

Со стороны ступицы кольцо снабжается буртиком, диаметр которого определяют по формуле

d_бк d_к + 3f,

где f – размер фаски ступицы колеса, мм (см. п. 3).

Длина буртика кольца l_б = (0,3…0,5)a₁, на остальной длине кольцо имеет наружный диаметр, равный d_бп (см. п. 4).

В одноступенчатых редукторах между участком для ступицы колеса и участком под подшипник и уплотнение буртики с аналогичными размерами выполняются непосредственно на поверхности вала, общая длина а₂ участка с буртиками принимается равной размеру а₁.

В двухступенчатых редукторах общая длина участка вала с буртиками а₂, мм, равна (см. п. 5.1)

а₂ = а + l_ст1 + с.

Диаметр буртика вала со стороны ступицы зубчатого колеса d_бк d_к + 3f, длина l_б= =(0,3…0,5)a₁; на остальной длине участка с буртиками наружный диаметр вала равен d_бп (см. п. 4).

6. Выбирают подшипник качения и по его ширине B и координате фаски r (табл.6) находят длину участка l_пк, а также уточняют принятый ранее размер r координаты фаски подшипника.

Валы цилиндрических прямозубых и косозубых колес при твердости рабочих поверхностей зубьев менее 350НВ обычно устанавливают на шариковых радиальных подшипниках легкой серии, при высокой твердости рабочих поверхностей зубьев используют шариковые радиальные подшипники средней серии. Для опор валов конических и червячных колес применяют роликовые конические подшипники [3, 4].

Если колесо установлено на валу по посадке с натягом, длина l_пк участка под наиболее удаленным от выходного конца вала подшипником принимается равной ширине подшипника В.

При использовании шпоночного соединения длину l_пк определяют по рекомендациям п. 5.3.

Затем сравнивают координату фаски r выбранного подшипника качения с принятым ранее значением и при необходимости вносят коррективы в размеры вала.

Таблица 6

Обозначение, ширина В и координаты фаски r шариковых радиальных подшипников

7. При небольших и средних нагрузках на посадочных участках вала перед упорными буртиками вы­полняют канавки для выхода шлифовального круга (табл. 7).

Таблица 7

Канавки для выхода шлифовального круга

У высоконагруженных валов вместо канавок предусматривают галтели. Радиус r₁ галтели должен быть меньше координаты фаски r кольца подшипника (табл. 8):

Таблица 8.

Координаты фаски r и радиус галтели r₁

8. На миллиметровой бумаге выполняют эскиз вала. На эскизе должны быть проставлены необходимые для изготовления размеры с предельными отклонениями, шероховатость поверхностей (табл. 9), допуски формы и расположения поверхностей, указан материал вала и его твердость.

Таблица 9

Рекомендуемые поля допусков размеров и параметры шероховатости

поверхностей R_a для валов

Наименование поверхности	Поле допуска размера	Параметр шероховатости поверхности Ra, мкм
Посадочная поверхность выходного конца (цилиндрическая)	n6	0,8
Участок под манжетным уплотнением	d9	0,2
Поверхность под подшипником качения	k6	0,8
Направляющие цилиндрические участки вала для облегчения сборки: -соединения с натягом -шпоночного соединения	d9 d11	3,2 3,2
Продолжение табл. 9
Посадочные диаметры шпоночных соединений под колесами: -цилиндрическими прямозубыми -цилиндрическими косозубыми и червячными -коническими	p6 или r6*   r6 или s6* s6 или t6*	0,8   0,8 0,8
Ширина паза для призматической шпонки Нерабочие поверхности шпоночных пазов	Р9 -	3,2 6,3
Торцы заплечиков для базирования подшипников качения класса точности 0	-	2,5
Торцы заплечиков для базирования зубчатых, червячных колес при lст/d 0,7	-	3,2
Канавки, фаски, радиусы галтелей	-	6,3

Примечание: поля допусков, отмеченные знаком *, применяют при реверсивной нагрузке.

Поле допуска вала в зоне посадки с натягом определяют при выборе посадки, параметр шероховатости R_a поверхности для диаметров до 120 мм – 0,8 мкм, свыше 120 мм – 1,6 мкм.

Для уменьшения концентрации напряжений в зоне посадки с натягом длину участка посадки на валу рекомендуется делать меньше длины ступицы колеса на два размера фаски f (см. п. 3) при сохранении неизменным расстояния l между подшипниками [4].

Длину l_нш направляющего цилиндрического участка вала для облегчения сборки шпоночного соединения (рис. 3) находят по формуле

l_нш = a₃ + 0,6b,

где a₃ – расстояние от начала посадочного участка шпоночного соединения до начала шпоночного паза, обычно a₃ = 3...5 мм;

b – ширина шпоночного паза (см. табл. 3).

Рис. 3

9. Полученные предва­рительно размеры вала могут быть скорректированы при конструировании корпуса, крышек подшипни­ков, выборе типа уплотнения и проверке прочности шпоночного сое­динения. После уточнения всех размеров находят точки приложения и величины сил и реакций, затем проверяют прочность вала.

Библиографический список

1. Иванов М.Н. Детали машин: Учеб. для студ. вузов /Под ред. В.А. Финогенова. - 6-е изд., перераб.- М.: Высш. шк., 2000 - 383 с.: ил.

2. Решетов Д.Н. Детали машин: Учеб. для студ. машиностроительных и механических специальностей вузов. - 4-е изд.,- М.: Машиностроение, 1989. - 496 с., с ил.

3. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для техн. спец. вузов.- 5-е изд., перераб. и доп.- М.: Высш. шк.,- 1998.- 447 с., с ил.

4. Проектирование механических передач: Учебно-справ. пособие для втузов /С.А.Чернавский, Г.А.Снесарева, Б.С.Козин­цов и др. - 5-е изд. - М.: Машиностроение, 1984. - 560 с., с ил.

Учебно-практическое издание

Александр Сергеевич Благовестный

Поиск по сайту: