Дунаев, Леликов_Конструирование узлов и деталей машин_ 2004, страница 10

Фиксирующая опора воспринимает радиальную и осевую силы, а плавающая опора — только радиальную. В некоторых конструкциях применяют так называемые «плавающие» валы. Эти валы имеют возможность осевого смещения в обоих направлениях, их устанавливают на плавающих опорах. На рис. 3.9 показаны основные способы осевого фиксирования валов, В схемах 1а и 1б вал зафиксирован в одной (левой на рисунке) опоре: в схеме 1а — одним радиальным подшипником (например, шариковым, рис.

3.8, а); в схеме 1б — двумя шариковыми однорядными радиальными или радиально-упорными (рис. 3.8, г, д) подшипниками. В плавающей опоре применяют радиальные подшипники (рис. 3.8, а — в). Схемы 1а и 1бприменяют при любом расстоянии 1между опорами вала. Схему 1б характеризует большая жесткость фиксирующей опоры. Осевую фиксацию по схеме 1а широко применяют в коробках передач, редукторах и в других узлах для валов цилиндрических зубчатых передач, а также для приводных валов ленточных и цепных конвейеров. Осевую фиксацию валов по схеме 1б применяют в цилиндрических, конических зубчатых и червячных передачах.

При выборе фиксирующей и плавающей опор учитывают следующие рекомендации. Подшипники обеих опор должны быть нагружены по возможности равномерно, поэтому если опоры нагружены кроме радиальной еще и осевой 51 Схема 2а «враспор» Рис. 9.9 силой, то в качестве плавающей выбирают опору, нагруженную большей радиальной силой. При температурных колебаниях плавающий подшипник перемещается в осевом направлении на величину удлинения (укорочения) вала. Так как это перемещение может происходить под нагрузкой, поверхность отверстия корпуса изнашивается.

Поэтому при действии на опоры вала только радиальных сил в качестве плавающей выбирают менее нагруженную опору. Если выходной конец вала соединяют муфтой с валом другого узла, в качестве фиксирующей принимают опору вблизи выходного конца вала. В схемах 2а и 2б вал зафиксирован в двух опорах, причем в каждой опоре в одном направлении. Эти схемы применяют с определенными ограничениями по расстоянию между опорами. И связано это с изменением зазоров в подшипниках вследствие нагрева деталей при работе. При нагреве самих подшипников зазоры в них уменьшаются; при нагреве вала его длина увеличивается. Из-за увеличения длины вала осевые зазоры в подшипниках схемы 2а, называемой схемой «враспор», также уменьшаются. Чтобы не происходило защемления вала в опорах, предусматривают при сборке осевой зазор «а».

Значение зазора должно быть несколько больше ожидаемой тепловой деформации подшипников и вала. Из опыта эксплуатации известно, что в узлах с радиальными шарикоподшипниками а = 0,2... 0,5 мм. Схема установки подшипников «враспор» конструктивно наиболее проста. Ее широко применяют при относительно коротких валах. При установке в опорах радиальных шариковых подшипников отношение 1/Н = 8... 10. В опорах схемы 2а могут быть применены и радиально-упорные подшипники. Так как эти подшипники более чувствительны к изменению осевых зазоров, то соотношение между величинами 1 и И для них является более жестким и не должно превышать |/И = б...

8. Меньшие значения относят к роликовым, большие — к шариковым радиально-упорным подшипникам. При установке вала по схеме 2б — «врастяжку» — вероятность защемления подшипников вследствие температурных деформаций вала меньше, так как при увеличении длины вала осевой зазор в подшипниках увеличивается. Расстоя- 52 3.5. ПРИМЕРЫ ЭСКИЗНЫХ ПРОЕКТОВ После определения диаметров ступеней валов, расстояний между деталями передачи, после выбора типа подшипников и схемы их установки приступают к вычерчиванию редуктора или коробки передач. Эскизный проект выполняют в масштабе 1: 1 на миллиметровой бумаге. Для получения представления о конструкции, размерах деталей передач и их относительном расположении достаточно двух проекций.

На рис. 3.10 приведен эскизный проект цилиндрического двухступенчатого редуктора, выполненного по развернутой схеме. Для вычерчивания эскизной компоновки предварительно можно принимать (см. рис. 3.1, а — г и 3.2, а): — длину 1„ступицы колеса — цилиндрического 1„> бъ червячного 1„> ак, конического ь, = 1,2 ах, где Ык — диаметр отверстия в ступице; — длину посадочного конца вала 1мв = 1мг = 1,64 — длину промежуточного участка тихоходного вала 1кт = 1,2ап, быстроходного вала цилиндрической передачи 1кв = 1,4йп, червячной передачи 1кв = 2Нп (рис.

3.1, г), быстроходного вала конической передачи (кв = 0,8Нп. Для наружной резьбы конических концов валов принимают: — диаметр резьбы $ ж 0,9~а — 0,11мв(1мт)~; — длину (р резьбы в зависимости от диаметра ф 4р,мм ...... 1р, мм 12...24 27 30 36...42 48...64 1,26Р 1,1ф 1,0~, 0,8ф 0,7 1, Окончательные размеры 1„выявляют после расчета шпоночного (шлицевого) соединения или после подбора посадки с натягом. Окончательные размеры 1кв и 1кг определяют при конструировании крышек подшипников, после выбора типа уплотнения и при конструировании корпусной детали.

Участок вала диаметром ап (см. рис. 3.1) и диаметром 4 (см. рис. 3.2) должен выступать за внешнюю плоскость крышки (или головки болта) на величину 1(рис. 3.11, а — в): 1= (0,6... 0,8) в„где а — зазор (см. рис. 3.3 — 3.7). Окончательные размеры 1мв и 1мт получают после выбора муфты, размеров шкива, звездочки, расчета шпоночного (шлицевого) соединения. Цилиндрические, коническо-цилиндрические и конические редукторы обычно конструируют с разъемом корпуса по осям валов.

Для этого последние располагают в одной плоскости. Такое исполнение наиболее удобно для сборки редуктора. Каждый из валов редуктора с опорами и со всеми расположенными на нем деталями можно собрать независимо от других валов и затем поставить в корпус. При необходимости осмотра или ремонта любой комплект вала может быть изъят из корпуса. 53 ние между подшипниками может быть несколько больше, чем в схеме «враспор»; для подшипников шариковых радиальных 1/И = 10 ...

12; шариковых радиально- упорных 1/Н < 10; конических роликовых 1/а < 8. Более длинные валы устанавливать по схеме 2б не рекомендуют, так как вследствие температурных деформаций вала могут появиться большие осевые зазоры, недопустимые для радиально-упорных подшипников. Рис. 3.10 Рнс. 3.11 В небольших червячных редукторах (а ( 160 мм) разъем корпуса часто не делают. Вместо него в стенках корпуса делают два круглых окна, через которые вводят в корпус комплект вала с червячным колесом и подшипниками. В червячных редукторах больших размеров разъем корпуса делают по оси червячного колеса. Червяк чаще всего имеет небольшой внешний диаметр, что позволяет устанавливать его в корпус через отверстия для подшипников (см.

рис. 3.6). В цилнндрнческо-червячном редукторе должен быть предусмотрен зазор «с» (рис. 3.12) для свободной постановки в корпус комплекта вала-шестерни. Для этого уменьшают размер левого подшипника вала-шестерни или (для уменьшения диаметра колеса) уменьшают передаточное число цилиндрической передачи. Иногда для удобства сборки применяют разборные типы подшипников: конические роликовые или радиальные с короткими цилиндрическими роликами.

При установке в левую (см. рис. 3.12) опору радиального роликового подшипника сборку и разборку комплекта легко выполнить практически при любом диаметре колеса (см. также рис. 12.3). В коробках передач обычно применяют многоступенчатые зубчатые передачи. Оси валов располагают таким образом, чтобы были удобны сборка и обслуживание коробки передач и чтобы размеры корпуса в поперечном сечении были минимальны.

Поэтому в корпусе нет плоскости разъема по осям валов. Его выполняют целым, с большим окном сверху, закрываемым крышкой. Рис. 3.12 Рис. 3.13 Для удобства сборки и разборки в ряде случаев применяют: сьемные стенки 1 корпуса (рис. 3.13, а), в которых расположены отверстия для подшипников; крышки 2 (рис. 3.13, б), а также окна больших размеров в стенках корпуса для ввода деталей и сборочного инструмента; окна, закрываемые крышками 3 (рис.

3.13, в), для ввода в корпус комплекта вала с деталями, собранного вне корпуса, например, комплекта вала с зубчатыми колесами и муфтами сцепления; стаканы с внешним диаметром, большим диаметра детали, установленной на валу; разборные подшипники качения. Для удобства сборки, где это возможно (например, на концах валов), не применяют цилиндрические соединения с натягом, а большие и тяжелые детали сопрягают по коническим поверхностям. Сборка узла значительно упрощается, если вместо шпоночных соединений применяют шлицевые, а валы выполняют одного диаметра по всей длине шлицев. 3.6.

СОСТАВЛЕНИЕ КОМПОНОВОЧНОЙ СХЕМЫ Компоновочные схемы изделия составляют для того, чтобы оценить соразмерность узлов и деталей привода. Ранее выполненный эскизный проект редуктора (коробки передач) и выбранный электродвигатель, если их рассматривать отдельно, не дают ясного представления о том, что же в конечном итоге получилось. Нужно их упрощенно изобразить вместе с приводным валом, на одном листе, соединенными друг с другом непосредственно, с применением муфт или ременной (цепной) передачи. Компоновочные схемы выполняют в масштабе уменьшения 1: 2 или 1: 4. Они служат прообразом чертежа общего вида привода. Соразмерность узлов вызывается требованиями целесообразности и технической эстетики.

Если, например, узел 1 (рис. 3.14, а), который через соединительную муфту 2 приводится в движение электродвигателем 3, в 2... 3 раза меньше последнего, то такая комбинация выглядит неэстетично. Необходимо увеличить размеры узла, изменив материалы зубчатых колес, их термическую обработку и другие фак- 55 Рис.

3.15 Рис. 3.14 торы, влияющие на размеры. Если увеличивать размеры узла нецелесообразно, то следует применить электродвигатель исполнения на лапах и с фланцем, с тем чтобы узел 1 крепить к фланцу двигателя (рис. 3.14, б). При этом обязательно рассчитывают прочность крепления узла 1 к фланцу электродвигателя и самого электродвигателя к плите (раме). Если узел 1, связанный соединительной муфтой 2 с электродвигателем 3, несоразмерно велик, то такое сочетание также неэстетично (рис. 3.14, в). Здесь должны быть найдены средства уменьшения размеров узла.

Если же это окажется нецелесообразным, то следует рассмотреть возможность применения электродвигателя с фланцем, с тем чтобы крепить его непосредственно к узлу 1 (рис. 3.14, г). При размещении двух узлов на плите, например, электродвигателя и редуктора (рис. 3.15, а), выясняют, нельзя ли расположить базовые поверхности плиты в одной плоскости. Известно, что такое расположение упрощает конструкцию плиты (рамы) и удешевляет ее изготовление. Иногда путем некоторых конструктивных мероприятий удается опорные поверхности двигателя и редуктора вывести в одну плоскость (рис.