Конструирование валов. Конструктивные элементы корпуса. Конструирование деталей передач, страница 3

Рис. 17. Кольцевые подточки

При несогласованной высоте упорного бурта и колец подшипников рекомендуется ставить дистанционные кольца специальной формы (рис. 15; рис. 16, поз. 10) или втулки. Удачно решает задачу съёма и постановка мазеудерживающих колец (рис. 8), которые выполняют и другую функцию – изоляцию от жидкого масла подшипникового узла, заполняемого пластичной смазкой.

     Подступичная часть 3 (головка) вала (рис. 16) имеет наибольший размер. На усталостную прочность вала в месте посадки ступицы колеса 11 оказывает значительное влияние тип соединения с валом. При передаче крутящего момента основным шпоночным соединением посадка с небольшим натягом H7/p6 обеспечивает хорошее центрирование ступицы на валу. Передача нагрузки за счёт натяга H7/r6 или H7/s6 разгружает шпонку, и её ставят для надёжности окружной фиксации деталей.

С целью облегчения сборки шпоночного соединенияв комбинации с прессовымрекомендуется проектировать направляющий цилиндрический участок (рис. 16, поз. 12) с допуском h6. Граница допуска h6 должна перекрывать центр закругления шпонки на величину с₁ = (0,2...0,4)b, но не менее 1 мм; где b – ширина шпонки. С той же целью вместо цилиндрического участка 11 иногда проектируют конический участок 13. Длину шпонки (поз. 4)назначают l = l_ст – (5...10) мм.

Для уменьшения концентрации напряжений от напрессовки необходимо проектировать специальную форму ступицы с кольцевыми проточками на торцах  (рис. 16, поз. 14) или специальную форму вала с укороченной головкой, когда длину посадочного участка делают меньше длины ступицы (рис. 16, поз. 15). Размеры кольцевых проточек приведены в [11].

При необходимости вместо насадной шестерни применяют вал–шестерню. Её положительное качество – отсутствие соединения, повышающее прочность и надёжность, упрощение сборки. Недостатки – невозможность нарезания шестерён пакетом, большой съём стружки при точении из заготовки цилиндрической формы. Последний недостаток легко устраняется изготовлением заготовок рациональной формы свободной ковкой (при индивидуальном производстве) или штамповкой (при серийном производстве). В первом приближении вал–шестерню принимают при d_a1/d₁ < 2...2,5 либо при передаточном числе и ³3,15; где d_a1– диаметр вершин шестерни, d₁ – диаметр головки.

При проектировании ступиц любых деталей, насаживаемых на вал, по условию центрирования по цилиндру необходимо следовать «классическим» соотношениям: длина ступицы должна быть больше диаметра подступичной части вала, точнее,

.                                                                 (14)

При этом диаметр ступицы из стали или чугуна

.                                                      (15)

При невозможности центрирования по цилиндру выполняют центрирование по торцу с обеспечением площадки контакта шириной не менее 1 мм и длиной ступицы не менее  l_ст > 0,8d.

Пример 7. Выполнить конструирование быстроходного вала цилиндрического редуктора с насадной шестерней и деталей подшипниковых узлов. Для привода с редуктором принят электродвигатель АИР112М4 мощностью P_эд = 7,5 кВт и частотой вращения n_эд = 2895 об/мин; диаметр хвостовика двигателя d_хв = 32 мм.

     Решение.

1) Хвостовик вала. Диаметр вала в мм определён из расчёта на кручение по касательным напряжениям:

, где Т — крутящий момент, Н×мм; — допускаемое касательное напряжение; рекомендуется для хвостовика вала  = 25 МПа; для подступичной части   = 15 МПа.

Крутящий момент =  Н·м = 24,7·10³ Н·мм. Диаметр хвостовика вала

 мм.

При соединении хвостовиков валов муфтой разность диаметров не должна превышать 20%. Принят диаметр хвостовика вала редуктора d_хв =  26 мм по ГОСТ 6636 (диаметр хвостовика двигателя d_хв = 32 мм уменьшен на 19%).

Торец вала снабжаем фаской с координатой с = 1,5 мм (табл. 6). Длина хвостовика спроектирована из расчёта l_хв = 1,5d_хв = 1,5·26 = 39 мм. Принята длина l_хв = 40 мм по ГОСТ 6636 (прил. Г).