3. Конструирование валов и подшипников качения

/рис. 3.1/

Для выполнения этого этапа необходимо определить следующие размеры:

Длину шейки вала под L= L_ст - (1÷3)мм

колесом и шестерней L= b₁ - (1÷3)мм

Диаметр вала под подшипник взять из распечатки

Диаметр бурта вала D_б=d_n + (5÷2) мм

D_б=d_т + (5÷2) мм

Диаметр шейки вала D_ш= d+2t, где t высота заплечника вала выбирается из таблицы 3.1. в зависимости от радиуса фаски подшипника Z

Диаметр распорной втулки d_в≈ D_б

Длина шпонки L_шп=(0.85÷0.92)L_ст

L_шп=(0.85÷0.92)b₁

L_шп брать по ряду длин шпонок Г0СТ.8788-68.

Полученный размеры округлять до ближайшего большего значения взятого из нормального ряда чисел по ГОСТ 6636-69.

Таблица 3.1.

Радиус фаски Z мм	0.5	1	1.5	2	2.5	3	3.5	4
Высота заплечика t мм	1	2	2.5	3.5	4.5	5	6	7

Примечание: радиус фаски Z , внешний диаметр подшипников D , ширина подшипника В выбираются из каталога в зависимости от диаметра d, серии и типа подшипника.

Промежуточный вал П

В цилиндрическом колесе и шестерне выполнены отверстия диаметром d_n, полученным из ориентировочного расчета вала. Этими отверстиями шестерня и колесо монтируются на соответствующие шейки вала с необходимой посадкой. Длина шлейки L изготавливается на 1÷ 3 мм короче насаженной на вал шестерни или ступицы колеса, что необходимо для их закрепления. Для того, чтобы шестерня и колесо были зафиксированы в осевом направлении в строго определенном положении, на валу изготавливается буртик диаметром D_б, в который упираются колесо и шестерня своими торцами, а с другой стороны поджимаются распорными втулками. Для передачи крутящего момента с зубчатого колеса на вал и с вала на шестерню, на валу и зубчатых колесах выполняются шпоноч­ные пазы, в которых монтируются шпонки. Длина шпонки L_шп определяется в зависимости от длины ступицы колеса или ширины шестерни /см. выше/. Ширина шпонки и прочие размеры шпоночного соединения выбираются по ГОСТ СЭВ 189-75 в зависимости от диаметра вала d_n.

Диаметр вала под подшипник d выбирается на несколько миллиметров меньше диаметра вала под зубчатым колесом d_n и обязательно должен быть кратным пяти для валов диаметрами от 20 до 500 мм. Для валов с диаметром менее 20 мм выбирается из каталога ближайшее меньшее значение d.

Подшипники в корпусе располагаются на расстоянии, а от стенки корпуса. При этом величина, а выбирается в зависимос­ти от окружной скорости V зубчатых колес быстроходной ступени. Если V≥ 3 м/с, то условно считается, что при работе редактора в картере будет создаваться масляный туман, которым и осуществляется смазка подшипников. В этом случае подшипник располагается на расстоянии а = 2÷3 мм от внутренней стенки корпуса /конструкция Б/.

Если же окружная скорость колеса V < 3 м/с, то условно считается, что масляного тумана, за счет разбрызгивания масла в картере, создаваться не будет и смазку подшипников необходимо осуществлять каким-то другим способом. В редукторах чаще всего в таких случаях осуществляется индивидуальная смазка подшипников густыми маслами / солидолами, вазелинами и д.р./_, которые заполняют на 1/2÷1/3 объем отверстия под подшипник качения. Для того, чтобы в процессе эксплуатации густая смазка не вымывалась в картер редуктора перед подшипником ставится мазеудерживающее кольцо /конструкция А/, размеры которого выбираются по нормалям. В этом случае величина а=(8÷10) мм.

Между мазеудержизающим кольцом и торцем шестерни или колеса ставится на подвижной посадке распорная втулка, внешний диаметр которой приблизительно равен диаметру бурта вала d_s≈D_б Ширина распорной, втулки равняется расстоянию между торцем мазеудерживающего кольца и торцем зубчатого колеса для конструкции А; или расстоянию между торцем внутреннего кольца подшипника и торцем зубчатого колеса дня конструкции Б.

Промежуточный вал монтируется обычно на радиальных шариковых подшипниках независимо от того, имеем ли мы дело с косозубыми или прямозубыми колесами, т.к. осевые нагрузки в косозубых цилиндрических передачах с углом наклона зуба β≤15˚ сравнительно невелики. Первоначально для монтажа вала выбираются радиальные шариковые подшипники средней серии, размеры которых D, B, Z и диаметр шарика выбираются из каталога в зависимости от диаметра вала d по подшипник.

Длина шеек диаметром d, опирающихся на подшипник, ограничиваются торцами подшипника. На концах этих шеек снимаются фаски размером 2 * 45°.

Тихоходный вал Ш

Диаметр шейки тихоходного вала под зубчатым колесом равняется d_т, полученным из ориентировочного расчета. Длина шейки L выполняется на 1÷3 мм короче ступицы, насаженного на вал зубчатого колеса. Для фиксирования зубчатого колеса в осевое направление на валу изготавливается бурт диаметром D_б и шириной b_б = 8÷10 мм, в который упирается торец ступицы. С другой стороны зубчатое колесо поджимается распорной втулкой диаметром D_б , упирающейся либо в мазеудерживающее кольцо, либо во внутреннее кольцо подшипника, в зависимости от того, по какой схеме произведен монтаж подшипников /конструкция А или Б/.

Следует помнить, что схема монтажа подшипников качения для всех валов выбирается одинаковой. Конструкция А употребляется при окружной скорости зубчатых колес быстроходной пары V< 3 м/с, конструкция Б - при окружной скорости быстроходной пары V≥ 3 м/с.

Для передачи крутящего момента с колеса на вал выполняется шпоночное соединение. Длина шпонки L_шп = (0.85÷0,95)L_ст, ширина выбирается по СТ СЭВ 189-75 в зависимости от диаметра вала d_т.

За буртиком на валу выполняется шейка диаметрам D_ш, длина ее получается конструктивно. Тихоходный вал монтируется на радиальных шариковых подшипниках. Первоначально следует выбирать подшипники легкой серии.

Быстроходный вал I

Диаметральные размеры быстроходного вала обычно не рассчитываются_, а выбираются конструктивно в зависимости от диаметра промежуточного вала и диаметра вала двигателя. Для уменьшения номенклатуры подшипников диаметр шеек под подшипник d на промежуточном и быстроходном валах желательно брать одинаковым. Из этих соображений быстроходный вал монтируется на тех же, по типу и размерам подшипниках, что и промежуточный, т.е. предварительно ставятся радиальные шариковые подшипники средней серии. Размеры подшипников D , В , Z и диаметр шарика выбираются из каталога в зависимости от диаметра вала d . Под­шипники монтируются по той же схеме, что и на валах П и Ш в зависимости от окружной скорости зубчатых колес быстроходной ступени.

Шестерня на валу может изготовляться насадкой конструкции или за одно целое с валом в зависимости от отношения диаметра начальной окружности к диаметру вала. Если ≥ 2 то шестерня делается насадной. Если <2, то шестерня изготавливается за одно целое с валом, как показано на рис 3.1.

С обеих сторон от шестерни выполняются шейки диаметром D_ш. Длины этих шеек определяются конструктивно.