Конструктивные размеры элементов цилиндрического зубчатогоредуктора
Зубчатая передача
Выписываем принятые значения параметров зубчатой передачи, мм:
– межосевое расстояние;
и – делительные диаметры шестерни и колеса;
и – диаметры вершин зубьев колес;
и – диаметры впадин зубьев колес;
– ширина зубчатого венца колеса;
– модуль зубчатой передачи.
Примечание.Вышеуказанные параметры – см. в соответствующих разделах расчета зубчатой передачи (глава 2, часть 1).
Рассчитываем остальные параметры:
– ширина зубчатого венца шестерни, мм:
(6.1)
Примечание. Значение конструктивной добавки рекомендуется выбрать так, чтобы величина получилась четным числом.
– длина ступицы зубчатого колеса. Для ступицы должны выдерживаться следующие соотношения:
=(0,8…1,5),(6.2)
где – диаметр вала под зубчатое колесо (см. раздел 6.1.3).
По конструктивной схеме №1, мм:
= + ,(6.3)
где – см. ниже.
– диаметр ступицы зубчатого колеса. Для стальных колес, мм:
=(1,5…1,55) . (6.4)
– радиальный зазор между зубьями колеса и внутренней поверхностью торцовой стенки корпуса: =8…15мм.
Уточненный расчет производим по формуле, мм:
= +3.(6.5)
Здесь – расстояние между внешними поверхностями вращающихся деталей, мм:
. (6.6)
Полученное значение округляем в бóльшуюсторону до целого числа, при этом значение должно быть в диапазоне (8…15) мм.Если <8 мм, то прини-
|
|
маем =8 мм. Параметры , , – см. выше.
– торцовый зазор между зубьями шестерни и поверхностями боковых стенок корпуса редуктора: принимаем =10мм.
– торцовый зазор между зубьями колеса и внутренними поверхностями боковых стенок корпуса, мм: = +(2…2,5). (6.7)
Примечание. Значение конструктивной добавки (2…2,5)мм равно половине конструктивной добавки, принятой при расчете (см. выше).
По формуле (6.3) рассчитываем длину ступицы .
6.1.2. Конструкция входного вала(индекс 1 по схеме №1)
На законцовке входного вала устанавливается: или ведомый шкив клиноременной передачи (задания 2.1 и 2.8), или муфта упругая втулочно-пальцевая (МУВП) ГОСТ 21424-93 (задание 2.5).Предварительно оцениваем диаметр законцовки из расчета только на кручение при пониженных допускаемых напряжениях.
– диаметр концевой части вала, мм:
= , (6.8)
где – вращающий момент на входном валу редуктора, Н·м
( для задания 2.5; для заданий 2.1. и 2.8. Значения и – см. раздел 1.3, глава 1, часть 1;
|
|
– допускаемое касательное напряжение для входного вала:
= 12 МПа – для задания 2.5;
=18 МПа – для заданий 2.1 и 2.8.
Значение диаметра округляем в бóльшую сторону до величины, кратной 5, так, чтобы принятое значение было больше рассчитанного не менее, чем на 3 мм. Для заданий 2.1 и 2.8 принятое значение считаем окончательным,а для задания 2.5 – предварительным. Далее для задания 2.5 предварительное зна-чение согласовываем с диаметром вала электродвигателя (см.раздел 1.1, глава 1, часть 1), соединенного с входным валом редуктора муфтой МУВП. Согласование производим по таблице 6.1 следующим образом: а) если диаметр соответствует диаметру (находится с ним в одной строке), то предварительное значение принимаем заокончательное; б) если диаметр меньше мини-мального значения диаметров законцовки, соответствующих диаметру , то за окончательное принимаем это минимальное значение . Из таблицы 6.1 выписываем номинальный крутящий момент , передаваемый муфтой, и допуска-емое ею радиальное смещение входноговала редуктора относительно вала электродвигателя.
Таблица 6.1.
Диаметр валаэлектродвигателя, мм | Диаметр законцовки входного вала,мм | Номинальный крутящий момент муфты , Н·м | Допускаемое радиальное смещение валов , мм | ||
22;24 | 20 | 63 | 0,2 | ||
28 | 25;30 | 125 | 0,3 | ||
32;38;42 | 35;40;45 | 250 | 0,3 | ||
48;55 | 45;50;55 | 710 | 0,4
| ||
60;65 | 50;55;60;65 | 1000 |
Например: 1. = 38 мм, рассчитанное значение =31,35 мм; в первом приближении принимаем = 35 мм. Так как = 35 мм соответствует = 38 мм, то оставляем значение = 35 мм как окончательное.
2. = 48 мм, рассчитанное значение = 35,39 мм; в первом приближении принимаем = 40 мм. Так как это значение не соответствует = 48мм, то за окончательное принимаем значение = 45 мм (минимальное значение из диаметров, соответствующих = 48 мм).
После определения принимаем решение о форме законцовки входного вала и выполняем ее эскиз: законцовку рекомендуется выбрать конусной (рис. 6.1, а) для диаметров = 25, 30, 35, 40, 45, 55, 70, 90 мм или цилиндрической (рис. 6.2) для диаметров = 16, 18, 19, 20, 50, 60, 65, 75, 80, 85, 95, 100, 105, 110 мм.
Рис. 6.1.
Для конусной законцовки из таблицы 6.2 выписываем следующие данные: . Проточка резьбы конусной законцовки должна быть выпол-нена по рис. 6.1,б, а из таблицы 6.3 для нее выписываются параметры: .
Таблица 6.2.
Размеры, мм | |||||
25 | М16 1,5 | 60 | 42 | 5 5 | 3,0 |
30 | М20 1,5 | 80 | 58 | 5 5 | 3,0 |
35 | М20 1,5 | 80 | 58 | 6 6 | 3,5 |
40 | М24 2,0 | 110 | 82 | 10 8 | 5,0 |
45 | М30 2,0 | 110 | 82 | 12 8 | 5,0 |
55 | М36 3,0 | 110 | 82 | 14 9 | 5,5 |
70 | М48 3,0 | 140 | 105 | 18 11 | 7,0 |
90 | М64 4,0 | 170 | 130 | 22 14 | 9,0 |
Примечания: 1. –ширина и высота шпонки.
|
|
2. Диаметр .
Таблица 6.3
Размеры, мм | |||||
Шаг резьбы | f | R | R1 | z | |
1,5 | 4,0 | 1,0 | 0,5 | – 2,2 | 1,6 |
2 | 5,0 | 1,6 | 0,5 | – 3 | 2,0 |
3 | 6,0 | 1,6 | 1,0 | – 4,5 | 2,5 |
4 | 8,0 | 2,0 | 1,0 | – 6,0 | 3,0 |
Примечание. Здесь – диаметр резьбы. Например, для = М20 1,5: шаг =1,5 мм, =20 – 2,2=17,8 мм; для = М36 3,0: шаг = 3,0 мм, =36 – 4,5 = 31,5 мм.
Для законцовки цилиндрической формы из таблицы 6.4. выписываем следу-ющие данные, мм: ; ; ; ; .
Рис. 6.2
Таблица 6.4
Размеры, мм | ||||
16 | 40 | 1,0 | 0,6 | 5 5 |
18,19 | 6 6 | |||
20 | 50 | 1,6 | 1,0 | 6 6 |
50 | 110 | 2,0 | 1,6 | 14 9 |
60;65 | 140 | 2,5 | 2,0 | 18 11 |
75 | 20 12 | |||
80;85 | 170 | 3,0 | 2,5 | 22 14 |
95 | 25 14 | |||
100;105;110 | 210 | 28 16 |
Примечание. – ширина и высота шпонки.
Рассмотрим следующий после законцовки участок вала, с которым контактирует манжета.
– диаметр вала под манжету [см.1, таблица 24.26, стр. 473, 474], мм:
= – для конусной законцовки вала;
= +(1…6)– для законцовки цилиндрической формы.
По выписываем параметры манжеты, выполняем эскиз и указываем обозначение манжеты по ГОСТ, при этом значение диаметра должно быть кратным 5.
Например: 1. Для цилиндрической законцовки, имеющей =18 мм Þ =18+2=20 мм. Условное обозначение манжеты типа 1, исполнения 1 (с механически обработанной кромкой) для вала диаметром 20 мм, с наружным диаметром 40 мм из резины 2 группы (на основе бутадиен-нитрилакрилового каучука): «Манжета1.1–20 40–2 ГОСТ 8752-79».
2. Для цилиндрической законцовки = 50 ммÞ =50+5=55 мм:«Манжета1.1–55 80–2 ГОСТ 8752-79».
На следующем участке расположен опорный подшипник входного вала.
– диаметр вала под внутреннее кольцо подшипника , мм:
= , при этом значение должно быть кратным 5.
По диаметру производим выбор шарикоподшипника серии диаметров 2 (легкой серии) или серии диаметров 3 (средней серии):
· радиального, однорядного по ГОСТ 8338-75 [см.1, таблица 24.10, стр.459] – для прямозубой зубчатой передачи (задания 2.1 и 2.5);
· радиально-упорного с по ГОСТ 831-75 [см.1, таблица24.15,стр.464] – для косозубой зубчатой передачи (задание 2.8).
При выборе серии подшипника следует руководствоваться следующей рекомендацией:
, (6.9)
где – динамическая нагрузка на подшипник,Н;
и – окружная и радиальная силы в зубчатом зацеплении, Н (см. раздел 2.13, глава 2, часть1);
=7665 ч – заданный ресурс работы привода в часах (см. раздел 2.2, глава 2, часть1);
– частота вращения входного вала, об/мин (см. раздел 1.3, глава 1, часть1, при этом для задания 2.5; для заданий 2.1 и 2.8);
–коэффицент, учитывающий конструктивные особенности редуктора при работе в составе привода, при этом:
= 0,024 для задания 2.1,
= 0,073 для задания 2.5,
= 0,038 для задания 2.8;
– динамическая грузоподъемность подшипника,Н [см. для диаметра сначала легкой, а потом средней серии, добиваясь выполнения соотношения (6.9).В случае невыполнения этого условия необходимо перейти на следующий типоразмер подшипника, т.е. увеличить на 5 мм].
Выполняем эскиз выбранного подшипника и указываем его обозначение по ГОСТ.
Примечания: 1. При небольшом превышении над (не более 14 %) допускается вместо шарикоподшипников по ГОСТ 8338-75 применять роликоподшипники по ГОСТ 8328-75 тип 32000, имеющих те же габариты, но бóльшую грузоподъемность по сравнению с шарикоподшипниками. Это рекомендуется делать в тех случаях, когда необходимо выбрать подшипник легкой серии.
2. Для косозубой зубчатой передачи допускается применение радиально-упорного шарикоподшипника по ГОСТ 831-75 с .
3. Пример обозначения подшипника легкой серии с = 30 мм: радиального однорядного шарикоподшипника Þ «Подшипник 206 ГОСТ 8338-75»; радиально-упорного ( )шарикоподшипника Þ «Подшипник 46206 ГОСТ 831-75»; радиального роликоподшипника Þ «Подшипник 32206 ГОСТ 8328-75».
Для выбранного подшипника выписываем следующие данные: .
Принимаем, что конструктивно вал выполняется заодно с шестерней.
– диаметр буртика для упора подшипника, для которого должновыдер-живаться следующее соотношение:
, (6.10)
где – диаметр впадин зубьев шестерни (см. раздел 6.1.1).
Значение необходимо принять равным целому числу, кратному 2 или 5 и ближайшим к значению( ). При невыполнении соотношения (6.10), т.е. если , допускается выполнить буртик диаметром, удовлетворяющим только правой части соотношения (6.10), но разрешить при этом на поверхности буртика следы выхода инструмента для нарезания зубьев шестерни [см.1, рис. 5.15, а или б].
– длина буртика. По конструктивной схеме №1: = =10мм.
– ширина мазеудерживающего кольца: =8…14мм.
Принимаем предварительно =10 мм.
Посадки, применяемые при установке входного вала:
· посадка внутреннего кольца подшипника на вал –ø40k6 (для =40мм.)
· посадка наружного кольца в отверстие корпуса –ø80H7 (для =80мм).
6.1.3 Конструкция выходного вала(индекс 2 по схеме №1)
На законцовке выходного вала устанавливается: или звездочка конвейера (задание 2.1), или ведущая звездочка цепной передачи (задание 2.5), или муфта кулачково-дисковая (МКД) ГОСТ 20720-93 (задание 2.8). Предварительно оцениваемдиаметр законцовки вала из расчета только на кручение.
– диаметр концевой части вала, мм:
, (6.11)
где – вращающий момент на выходном валу редуктора, Н·м ( для задания 2.5, для задания 2.1 и для задания 2.8, см. раздел 1.3, глава1, часть1);
– допускаемое касательное напряжение для выходного вала:
=18 МПа для задания 2.5;
=30 МПа для заданий 2.1. и 2.8.
Значение диаметра округляем в большую сторону до величины, кратной 5, так, чтобы принятое значение было больше рассчитанного не менее, чем на 3 мм.
Форму концевой части вала рекомендуется принять конусной (рис. 6.1, ), если входит в число диаметров таблицы 6.2., и цилиндрической (рис.6.2), если входит в число диаметров таблицы 6.4. Для конусной законцовки необходимо выписать из таблицы 6.2 параметры: , , , , , ; а из таблицы 6.3 параметры проточки резьбы: Для цилиндрической закон-цовки из таблицы 6.4 необходимо выписать параметры: , , , , .
Для герметизации выхода вала из корпуса редуктора в крышке подшипникового узла (поз. 3 на конструктивной схеме №1) выполнена канавка, в которую устанавливается пропитанное специальной смесью уплотнительное сальниковое кольцо (сальник) [см. 3, стр. 94].
– диаметр вала под сальник, мм:
= – для конуснойзаконцовки вала;
= +5 – для цилиндрической законцовки.
На следующем участке расположен опорный подшипник выходного вала.
–диаметр вала под внутреннее кольцо подшипника , мм: = .
По диаметру производим выбор шарикоподшипника серии диаметров 2 (легкой серии) или серии диаметров 3 (средней серии):
· радиального, однорядного по ГОСТ 8338-75 [см. 1, таблица 24.10, стр. 459] – для прямозубой зубчатой передачи (задания 2.1 и 2.5);
· радиально-упорного с по ГОСТ 831-75 [см.1, таблица 24.15, стр. 464] – для косозубой зубчатой передачи (задание 2.8).
При выборе серии подшипника руководствуемся рекомендацией:
, (6.12)
где – динамическая нагрузка на подшипник, Н;
, и – см. расшифровку формулы (6.9) в разделе 6.1.2;
– частота вращения выходного вала, об/мин (см. раздел 1.3.,глава 1, часть 1, при этом для задания 2.5, для заданий 2.1 и 2.8);
– коэффициент, учитывающий конструктивные особенности редуктора при работе в составе привода, при этом:
= 0,077 для задания 2.1,
= 0,093 для задания 2.5,
= 0,04 для задания 2.8;
– динамическая грузоподъемность подшипника, Н [см. для диаметра сначала легкой, а потом средней серии, добиваясь выполнения неравенства (6.12)].
Примечание. Для косозубой передачи допускается применение радиально-упорного шарикоподшипника с углом .
Для выбранного подшипника указываем обозначение по ГОСТ и выписываем следующие данные: ; ; ; ; ; ; .
По конструктивной схеме №1 на валу устанавливается зубчатое колесо, вра-щающий момент от которого передается валу с помощью шпоночного соединения (рис. 6.3).
У стандартных шпонок размеры сечения и зависят от диаметра вала и подобраны так, что нагрузку соединения ограничивают напряжения смятия, возникающие на боковых гранях шпонки.
– диаметр вала под зубчатое колесо, мм:
,
при этом конструктивная добавка (5…15)мм варьируется в зависимости
Рис. 6.3
Таблица 6.5
Размеры, мм | ||||||
Диаметр вала | Сечение шпонки | Шпоночный паз | Допускаемая длина шпонки | |||
Глубина | Радиус закругления | |||||
вал | втулка | не более | не менее | |||
Св.22 до30 | 8 7 | 4,0 | 3,3 | 0,25 | 0,16 | 18…90 |
»30» 38 | 10 8 | 5,0 | 3,3 | 0,4 | 0,25 | 22…110 |
» 38 » 44 | 12 8 | 5,0 | 3,3 | 28…140 | ||
» 44» 50 | 14 9 | 5,5 | 3,8 | 36…160 | ||
» 50 » 58 | 16 10 | 6,0 | 4,3 | 45…180 | ||
» 58 » 65 | 18 11 | 7,0 | 4,4 | 50…200 | ||
» 65 » 75 | 20 12 | 7,5 | 4,9 | 0,6 | 0,4 | 56…220 |
» 75 » 85 | 22 14 | 9,0 | 5,4 | 63…250 | ||
» 85 » 95 | 25 14 | 9,0 | 5,4 | 70…280 | ||
» 95 » 110 | 28 16 | 10,0 | 6,4 | 80…320 |
Примечание. Размер брать из ряда:…32;36;40;45;50;56;63;70;80;90;100;110;125;140;160.
Обозначение шпонки, имеющей =16 мм, =10 мм, мм: «Шпонка ГОСТ 23360-78».
от значения , мм:
· (5…7) для ≤ 55;
· (8…12) для = 60…75;
· (13…15) для ≥ 80.
Параметры призматических шпонок исполнения 1 (с закругленными концами: ) по ГОСТ 23360-78 приведены в таблице 6.5.
По диаметру производим выбор призматической шпонки и из таблицы 6.5 выписываем следующие параметры: .
Определяем длину шпонки, используя соотношение:
мм, где – см. формулу (6.3) в разделе 6.1.1. Полученноезначение округляем в большую сторону до ближайшей стандартной величины (см. примечание к таблице 6.5) и указываем обозначение шпонки по ГОСТ (там же).
Проверяем шпонку по напряжению смятия, для чего определяем рабочую длину шпонки, мм:
.
Находим действующее напряжение смятия, МПа:
, (6.13)
где – вращающий момент на валу зубчатого колеса, Н·м [см. выше расчет по формуле (6.11)];
=100МПа – допускаемое напряжение смятия.
Примечание. При невыполнении соотношения (6.13) необходимо увеличить на (5…12)мм, произвести заново выбор шпонки и проверку ее на смятие, добиваясь выполнения указанного соотношения.
Конструктивная схема зубчатого колеса представлена на рис. 6.4[подробнее конструкцию цилиндрических зубчатых колес–см.1,раздел5.1].
Длину посадочного отверстия в ступице колеса, согласованную с длиной стандартной шпонки, см. выше. При этом для должны быть выдержаны соотношения (6.2),рекомендуемые в разделе 6.1.1: и = (0,8…1,5) , т.е. значение должно быть больше ширины зубчатого венца колеса и должно входить в диапазон (0,8…1,5) .
Диаметр назначают в зависимости от материаластупицы: так как зубчатое колесо выполнено из стали 40Х, то = (1,5…1,55) , при этом значение округляют до величины, кратной 2 или 5 и входящей в рассчитанный диапазон.
Ширину торцов зубчатого венца колеса принимают: , где и – см. раздел 6.1.1. Толщина диска должна удовлетворять соотношению: , где . В случае невыполнения соот-ношения допускается принимать: , при этом значение должно быть кратным 2 или 5 и входить в рассчитанный диапазон.
Наторцах зубчатого венца выполняют фаски = (0,5…0,6) , округляя их до ближайшего стандартного значения по таблице 6.6. На торцах отверстия в сту-пице под диаметр также выполняют фаски , величину которых принимают по таблице 6.6 в зависимости от значения . На прямозубых зубчатых колесах, а также на косозубых колесах при твердости рабочих поверхностей ≤ 350 НВ, фаски и выполняют под углом .
– диаметр буртика на валу для упора зубчатого колеса (рис. 6.4), мм:
= + (6…10).
– длина буртика, мм: = ( – см. раздел 6.1.1).
Рис. 6.4
Таблица 6.6.
, мм | 20…30 | 30…40 | 40…50 | 50…80 | 80…120 | 120…150 | 150…250 | 250…500 |
,мм | 1,0 | 1,2 | 1,6 | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 4,0 | 5,0 |
Посадки, применяемые при установке выходного вала:
· посадка внутреннего кольца подшипника на вал –ø50k6 (для =50мм);
·посадка наружного кольца подшипника в отверстие корпуса –ø90H7 (для =90мм);
· посадка зубчатого колеса на вал – ø60 (для =60мм);
· посадка шпонки в паз вала –18 (для =18мм);
· посадка шпонки в паз ступицы зубчатого колеса –18 .
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 424; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!