Методические указания для выполнения курсового проекта по дисциплине «детали приборов и основы конструирования» Для студентов III курса icon

Методические указания для выполнения курсового проекта по дисциплине «детали приборов и основы конструирования» Для студентов III курса



Смотрите также:
1   2   3   4

3.2. Расчет конструктивных параметров многоступенчатого редуктора


^ 3.2.1 Расчет крутящих моментов на валах редуктора и проверочный расчет к.п.д. редуктора


Так как ведущий (первый) вал является валом электродвигателя, то:

– крутящий момент на ведущем валу:

MI HOM;

– частота вращения ведущего вала:

nI =nHOM.

Для проведения последующего расчета примем следующие обозначения: k – номер вала редуктора, обозначим римскими цифрами, j – номер ступени редуктора. Для j-ой ступени редуктора k-й вал будет ведущим (вал с установленной шестерней) k+1 вал будет ведомым (вал с установленным зубчатым колесом), при этом k=j. С учетом этих обозначений, крутящий момент на k+1 валу – Mk+1 будет равен:

Mk+1=Mk·u*j·ηj= Mk·u*j ·ηЗПj·ηПОДШ, (13)

где, Mk – крутящий момент на k-ом валу; u*j – передаточное отношение j-ой ступени передачи по (12); ηj – к.п.д. j-ой ступени зубчатой передачи; η ЗПj – к.п.д. зацепления одной пары цилиндрических прямозубых зубчатых колес j-ой ступени; η ПОДШ – к.п.д. одной пары подшипников (по п.3.1.2).

К.п.д. зацепления j-ой пары цилиндрических прямозубых зубчатых колес определяется выражением:

, (14)

где, с – коэффициент нагрузки; f – коэффициент трения, зависит от выбранного материала зубчатых колес (см. п. 3.4.1), значения - по табл. 5;

Коэффициент нагрузки, определяется как:

,

где, Ft – окружное усилие, Н (при Ft >30 Н с=1), определяемое как:

,

где, dШ – делительный диаметр шестерни, м.

Частота вращения k+1 вала будет определяться как:

n k+1 =n k /u*j. (15)


Таблица 5 – Значения коэффициентов трения (при наличии смазки)


Материалы зубчатых колес

f

Сталь без термообработки

Сталь закаленная

Бронза

Алюминий и его сплавы

Текстолит

0,05…0,1

0,06

0,07…0,1

0,13…0,15

0,12


Расчеты по (13), (14) и (15) проводятся для всех валов редуктора.


^ 3.2.2 Расчет диаметров валов


Приближенные значения диаметров валов из расчёта на прочность по пониженным допускаемым напряжениям при кручении определяются выражением:

,

где, dk РАСЧ – расчетное значение диаметра k–го вала, м; Мk – крутящий момент на k–ом валу, Н·м; [τk] – допускаемое касательное напряжение при кручении, МПа (для стальных валов [τk]=10…15 МПа); (1,1…1,3) – коэффициент, учитывающий ослабление вала отверстием под штифт или шпоночный паз.

При расчете диаметров валов следует учитывать, что первый вал является валом электродвигателя, и расчет его диаметра не ведется.

По полученным расчетным значениям диаметров валов следует конструктивные диаметры валов – dk, (мм) исходя из условия:

dk ≥dk РАСЧ.

Расчетное значение диаметра вала будет определять минимально допустимый диаметр вала. Конструктивно, наименьший диаметр имеют цапфы вала, служащие для установки вала в опоры (в данном курсовом проекте – подшипники качения). Тип подшипника качения (и серия) определяется заданием на курсовое проектирование. Расчетные значения диаметров валов значения округляются до ближайших нормализованных значений размеров внутренних колец подшипника – размер «d» на рисунках Б.1 или Б.2 и по таблице Б.1 или Б.2 приложения Б или по [5], [2], в зависимости от заданного типа подшипника.

Для удобства предоставления информации результаты расчета по п.3.2.1 и п.3.2.2 рекомендуется представить в виде таблицы, где следует указать значения Мk, nk, dk РАСЧ, dk, определенные для каждого вала.


^ 3.2.3 Проверочный силовой расчет


Проверочный силовой расчет проводится с целью определения крутящего момента на ведомом поводке муфты (тип муфты определяется заданием на курсовое проектирование) и сравнения полученного значения с исходными данными для расчета.

Крутящий момент на ведомом поводке муфты определяется следующим образом:

М*ВМIV·ηМ,

где, МIV – крутящий момент на ведущем поводке муфты, Н·м (момент на IV-ом валу); ηМ – к.п.д. муфты.

Для проведения расчета необходимо определить размеры муфты. Выбор муфты производится по значению диаметра dIV таблиц В.1 и В.2 приложения В (диаметр ведомого вала по п.3.2.2). После определения размеров муфты следует вычислить ее к.п.д.

К.п.д. поводковой муфты (см. рис В.3 приложения В) определяется выражением:

,

где, с – коэффициент нагрузки; f – коэффициент трения, принимается равным 0,18; е – эксцентриситет (несоосность) соединяемых валов, м (по приложению В); b – расстояние от оси пальца до оси вращения, м (по таблице В.2 приложения В).

Коэффициент нагрузки определяется как:

,

где, Ft – окружное усилие, Н, определяемое как:

.

К.п.д. крестовой муфты (см. рис В.1 приложения В) определяется выражением:

,

где, с – коэффициент нагрузки; f – коэффициент трения, принимается равным 0,18; е – эксцентриситет (несоосность) соединяемых валов, м (по приложению В); D – наружный диаметр муфты, м (по таблице В.1 приложения В).

Коэффициент нагрузки определяется как:

,

где, Ft – окружное усилие, Н, определяемое как:

.

Вычисленное значение М*ВМ следует сравнить со значением МВМ в задании на курсовое проектирование. При правильно проведенном расчете должно выполняться условие:

М*ВМ ≥МВМ.

Далее следует рассчитать запас редуктора по значению крутящего момента:

.

При правильно выполненном расчете значение SМ должно получиться больше нуля. В противном случае расчет требуется выполнить заново.


^ 4 рекомендации по конструированию редуктора


Разработку конструкции редуктора рекомендуется проводить в следующей последовательности:

– выбор типа конструкции редуктора;

– выполнение компоновочного эскиза конструкции изделия;

– выполнение сборочного чертежа изделия;

– выполнение рабочих чертежей деталей.

Исходными данными для разработки конструкции редуктора являются: требования задания на курсовое проектирование; результаты расчетов по п.3; разработанная принципиальная кинематическая схема редуктора; эскизы стандартных, нормализованных, унифицированных и заимствованных изделий, выбранных по результатам расчетов.


^ 4.1 Рекомендации по выбору типа конструкции редуктора


Ознакомление с основными типами конструкций приборных редукторов, а также со способами крепления и соединения отдельных элементов редуктора дает возможность разработать наиболее оптимальную конструкцию редуктора [2], [4], [8].

В приборостроении находят применение разнообразные конструкции редукторов. Можно выделить несколько основных типов конструктивных исполнений, которые берутся за основу компоновки конструкции проектируемого редуктора. Выбор типа конструкции определяется исходными данными на проектирование. Иногда тип конструкции задается заданием на проектирование. На практике часто применяются не только эти типы конструкций, но и их комбинации, что обуславливается кинематической схемой редуктора и иными требованиями.

К основным типам конструкций относятся:

1) однокорпусная конструкция;

2) двухплатная конструкция;

3) конструкция в отдельном закрытом корпусе;

4) конструкция на общей плате.

Пример однокорпусной конструкции представлен на рисунке 2.

Все элементы редуктора крепятся на одном основании – кронштейне 1. На кронштейн устанавливаются выполненные в виде отдельных сборочных единиц втулки (фланцы) с установленными в них подшипниками качения валами и зубчатыми колесами 3, 4, 5 и 6, и кронштейн с электродвигателем 2. каждая сборочная единица закрепляется на основании при помощи винтов 8 и фиксируется штифтами 7. Крутящий момент от ведомого вала на исполнительное устройство передается с помощью зубчатого колеса 9. Во втулку устанавливаются подшипники качения 11, и в подшипники устанавливается вал 12, причем подшипники располагаются в средней части вала, а зубчатые колеса крепятся на консолях вала. Осевое положение подшипников фиксируется ступицами зубчатых колес 13 и 14 и распорным кольцом 16. зубчатые колеса закрепляются на валу штифтами 15, а положение распорного кольца фиксируется установочным винтом 17. Четыре отверстия диаметром D используются для крепления редуктора в приборе.

Следует выделить следующие особенности данного типа конструкции:

– сборка редуктора производится по узлам: каждая втулка собирается со своим валом, подшипниками зубчатыми колесами и деталями их крепления;

– втулки устанавливаются на основании, и после регулировки зацепления закрепляются винтами с последующей их контровкой;

– при необходимости редуктор может закрываться кожухом.

Однокорпусная конструкция является наиболее технологичной и экономичной и позволяет унифицировать и нормализовать большинство деталей. Конструкция позволяет удобно регулировать межосевые расстояния без перекосов валов с закрепленными на них зубчатыми колесами. Недостатком данного типа конструкции является необходимость использования только цилиндрических зубчатых колес. Данный тип конструкции рекомендуется использовать в крупносерийном производстве.




Пример двухплатной конструкции представлен на рисунке 3.

Двухплатная конструкция – конструкция редуктора, собранного на двух параллельных платах 1 и 2. Подшипники качения 10 устанавливаются непосредственно в платах. В подшипниках устанавливаются валы 5, 6, 7, 8 на которых закрепляются зубчатые колеса (например – 11) при помощи штифтов 15.

Обычно зубчатые колеса устанавливаются между платами. В платах положение подшипников фиксируется при помощи крышек 12, которые крепятся на плате винтами 13. Осевой зазор, возникающий при установке валов, компенсируется прокладками 14.

Электродвигатель установленный в стакане 3 крепится на плате 1. На валу электродвигателя установлена шестерня 4. Ведомый вал 8 имеет шпоночный паз для присоединения исполнительного механизма. Так как значение крутящего момента увеличивается от ведущего вала к ведомому, то валы 7 и 8 имеют больший диаметр. Зубчатый венец шестерни на валу 7 выполнен непосредственно на валу (вал-шестерня).

Если регулировка межосевого расстояния в зацеплениях не требуется, то подшипники устанавливаются непосредственно в платах. Точность расположения зубчатых колес обеспечивается совместной обработкой отверстий под подшипники обеих плат (при единичном производстве) или при помощи специальных приспособлений (при серийном производстве). Если требуется регулировка межосевого расстояния, то подшипники устанавливаются в специальные обоймы. Регулировка межосевого расстояния в двухплатной конструкции является затруднительной, поэтому подобные конструкции используют только в единичном производстве.

Особенности двухплатной конструкции:

– платы изготавливаются из листового материала и соединяются при помощи стоек;

– подшипники непосредственно устанавливаются в платы;

– положение зубчатых колес фиксируется винтами, и после проверки зацепления они крепятся штифтами, стопорные винты после этого вывинчиваются;

– осевой натяг обеспечивается допуском на изготовления вала, а возникающий осевой зазор заполняется прокладками;

– электродвигатель или стакан для крепления электродвигателя устанавливается на плате.

Двухплатная конструкция является открытой и используется при установке редуктора внутри прибора. Такая конструкция используется при проектировании механизмов, состоящих из цилиндрических зубчатых колес с параллельным расположением осей.

Пример конструкции в отдельном закрытом корпусе представлен на рисунке 4.





Элементы редуктора устанавливаются в корпус, выполненный в виде жесткой коробки, одна или две стенки которой являются крышками. В стенках корпуса устанавливаются подшипники (если не требуется регулировка межосевых расстояний) или обоймы с подшипниками (если такая регулировка требуется). В подшипниках крепятся валы с зубчатыми колесами. Наиболее технологичны корпуса, выполненные в виде тел вращения.

На рисунке 4 представлена конструкция редуктора в корпусе. Редуктор имеет орбитальную компоновку (см. п. 4.2.2) и соосные ведущий и ведомый валы. Электродвигатель закрепленный в стакане с установленной на валу шестерней 14 в виде отдельной сборочной единицы 2 крепится на корпусе 21 винтами 15. Подшипники качения 12 устанавливаются в корпус 1 и крышку 3. Крышка крепится к корпусу винтами 13. в подшипники устанавливаются валы-шестерни 4, 5, 6, 7 с закрепленными на них (завальцовкой) зубчатыми колесами. На ведомый вал 10 при помощи штифтов 11 устанавливается зубчатое колесо 8 и поводок крестовидной муфты 9. Для крепления редуктора в приборе предусмотрены отверстия диаметром d3.

Конструкция в отдельном закрытом корпусе относится к конструкциям закрытого типа.

Сборка редуктора такого типа является трудоемкой, а регулировка межосевых расстояний затруднена. В единичном производстве используются сборные корпуса или полученные при помощи механической обработки, а в серийном производстве – литые.

Пример конструкции на общей плате представлен на рисунке 5.

На плате 1 крепятся кронштейны с зубчатыми колесами 2, 3, 4 и кронштейн с электродвигателем 5. Плата редуктора изготавливается из листового материала. В кронштейн устанавливаются подшипники качения 9. в подшипники устанавливается валы (например – 8), на котором штифтами 11 крепятся зубчатые колеса (например – 10). Кронштейны крепятся на плате винтами 6 и штифтами 7. На ведомом валу установлен поводок муфты 12 для передачи крутящего момента от ведомого вала к исполнительному устройству. На плате размещаются кронштейны для установки подшипников, в которых устанавливаются валы с зубчатыми колесами. Для крепления редуктора предусмотрены отверстия диаметром D.

Особенности конструкции редуктора на общей плате:

– кронштейны крепятся к плате винтами, и после регулировки зацепления фиксируются винтами;

– свободный доступ к местам регулировки и крепления деталей;

– возможность использования конических, червячных и винтовых передач;

– крепление зубчатых колес – консольное.




Достоинствами конструкции этого типа является удобство сборки и регулировки и возможность использования различных типов зубчатых передач. Недостатками этого типа является малое заполнение объема, и сравнительно большая масса, т.к. каждый вал крепиться в отдельном кронштейне.

Данный тип конструкции используется в основном для создания макетов и в единичном производстве.


^ 4.2 Рекомендации по компоновке редуктора


Под компоновкой конструкции редуктора понимается размещение всех его деталей и элементов в минимальном объеме в соответствии с исходными данными на проектирование. Наиболее распространенным является графический метод компоновки, заключающийся в упрощенном изображении деталей на миллиметровой бумаге [2], [4].

К компоновке редуктора предъявляются следующие требования:

– получение оптимальной конструкции редуктора в соответствии с исходными данными на проектирование, обеспечение минимальных габаритов и веса редуктора;

– удобство сборки и регулировки редуктора;

– удобство обслуживания при эксплуатации и легкий доступ к заменяемым элементам;

– обеспечение требований технологичности и экономичности к конструкции редуктора (простота изготовления, соответствующая предполагаемому объему производства).


^ 4.2.1 Определение исходных данных для компоновки редуктора


Для выполнения компоновки конструкции редуктора в распоряжении конструктора кроме данных, входящих в задание на проектирование должны быть следующие исходные данные:

– принципиальная кинематическая схема, составленная по заданному расположению ведущего и ведомого валов и результатам расчета передаточных отношений ступеней (см. рис. 6, где: а) кинематическая схема редуктора при условии минимизации приведенного момента инерции звеньев; б) кинематическая схема редуктора при условии минимизации габаритов);

– результаты расчетов и выбора отдельных элементов редуктора, в числе которых: делительные диаметры зубчатых колес; диаметры вершин и впадин зубчатых колес; диаметры валов; диаметры ступиц зубчаты колес; размеры венцов зубчатых колес и др.;

– эскизы входящих в редуктор стандартных, унифицированных, нормализованных и заимствованных изделий (таких как: электродвигатель; подшипники качения; муфты; электромеханические датчики и др.).

Если в задание на проектирование указывают присоединительные или габаритные размеры, то компоновку редуктора ведут с учетом этих данных.

Перед началом компоновки следует выбрать тип конструкции редуктора (если он не определен), конструктивное исполнение отдельных узлов редуктора, способы крепления деталей редуктора, варианты конструктивного исполнения отдельных деталей редуктора.

^ 4.2.2 Порядок выполнения компоновочного эскиза редуктора


Компоновка конструкции приборного редуктора заключается в последовательном нанесении изображений отдельных деталей и элементов редуктора выбранном масштабе в соответствии с исходными данными с их последующей корректировкой, если они затрудняют установку других деталей. Компоновка редуктора обычно производится на миллиметровой бумаге. Компоновка выполняется в двух или трех проекциях, т.к. по одной проекции нельзя судить о пространственном расположении деталей редуктора.

Редуктор не должен выходить за пределы некоторого минимального объема, форма которого должна быть близкой к кубической. Все детали и элементы редуктора должны располагаться как можно более компактно, но на необходимом расстоянии друг от друга.

Рекомендуется следующий порядок выполнения компоновки:

Компоновку следует начинать с нанесением на фронтальной проекции делительных окружностей и окружностей вершин зубьев зубчатых колес и валов (раскатка колес).

При однокорпусной и двухплатной конструкции главной проекцией будет являться фронтальная проекция.

Порядок проведения раскатки колес представлен на рисунке 6, в) (в соответствии с кинематической схемой представленной на рис. 6, а)).

Оси вращения зубчатых колес и валов на этой проекции проецируются в точки ОI…OV. От точки ОI, определяющей положение ведущего вала, откладывается межосевое расстояние аW12 и определяется положение следующего вала - ОII и таким образом определяется положение следующих валов. Затем наносятся делительные диаметры зубчатых колес d1…d8, и диаметры вершин зубьев da1…da8.

После нанесения делительных окружностей и окружностей вершин зубьев зубчатых колес в соответствующих местах наносятся контуры: валов dB, ступиц зубчатых колес dCT, подшипников и элементов их крепления, фланца электродвигателя или стакана для его крепления. При этом проверяется правильность выбранных размеров деталей и в случае необходимости проводится их корректировка.

После выполнения раскатки колес на компоновочном эскизе наносят контуры: электромеханических элементов; стандартных, унифицированных, нормализованных и заимствованных изделий; корпусных и установочных деталей.

Далее определяются габаритные размеры редуктора L и H, и межосевое расстояние между ведущим и ведомым валом AW. Определяя взаимное положение зубчатых колес, следует учитывать влияние следующих конструктивных элементов – диаметров валов, диаметров ступиц, размер фланца электродвигателя (или фланца стакана для крепления электродвигателя), и др.



Рисунок 6 – Порядок компоновки редуктора.


Одновременно с главной проекцией выполняется построение второй проекции (вид с боку) на которой наносятся изображения элементов редуктора. На этой проекции производится размещение деталей по глубине. В первую очередь наносится контур электродвигателя, затем определяется расположение венцов и ступиц зубчатых колес. Между венцами и ступицами разных зубчатых колес выбираются необходимые расстояния (около 2…3 мм), определяются длины валов, вычерчиваются контуры узлов крепления подшипников, узла крепления электродвигателя. Наносятся контуры корпусных деталей, и выбирается способ их соединения.

Корректировка размеров редуктора, с учетом построения вспомогательной проекции, осуществляется путем соответствующего размещения стандартных изделий, изменения взаимного расположения деталей редуктора и некоторого изменения размеров и формы деталей редуктора (дополнительная обработка стандартных изделий при этом исключается).

После размещения всех деталей на компоновочном эскизе наносятся контуры корпуса или плат (в зависимости от типа выбранной конструкции). Конструкция прорабатывается более детально. Проставляются необходимые размеры, выносятся номера позиций составляющих частей редуктора. Определяются элементы для крепления редуктора внутри прибора.

Примеры возможных вариантов раскатки колес приведены на рисунке 7.

На рисунке 7, а) представлен вариант компоновки редуктора при условии обеспечения минимальных габаритов, соответствии с кинематической схемой 6, а). При оптимальной компоновке размеры L и H должны быть примерно равны.

На рисунке 7, б) представлен вариант компоновки (по схеме на рис. 6, а)) редуктора в случае, если в задании на проектирование задано межосевое расстояние между ведущим и ведомым валом AW. Тогда компоновка ведется с учетом обеспечения этого параметра.

На рисунке 7, в) представлен вариант орбитальной компоновки редуктора в соответствии с кинематической схемой представленной на рис. 6, б) (межосевые расстояния ступеней равны). При этом ведущий и

ведомый валы сосны, а оси вращения промежуточных валов располагаются на окружности радиусом Rорб.

^ 4.3. Рекомендации по конструированию отдельных узлов редуктора


В данном разделе рассмотрены различные варианты конструктивного исполнения отдельных узлов редуктора для разработки наиболее оптимальной конструкции проектируемого изделия.


^ 4.3.1 установка валов в редукторе


В приборных редукторах используются различные способы крепления валов в опорах качения. Выбор способа крепления зависит от типа конструкции редуктора, расстояния между опорами, сил, действующих в опоре, типа подшипника, условий сборки и эксплуатации редуктора и др.



Рисунок 7– Примеры раскатки зубчатых колес.

Основными требованиями ко всем способам установки являются точность и плавность вращения валов. Эти характеристики зависят от наличия зазоров в подшипниковом узле. Поэтому при установке вала в опоры необходимо обеспечить предварительный осевой натяг подшипников, благодаря которому будут выбраны зазоры и обеспечены условия для нормальной работы редуктора. Величина осевого натяга на сборочном чертеже обычно не указывается, а устанавливается при сборке на основе проверки работы редуктора.

На рисунке 8 представлены наиболее распространенные способы установки валов в опорах качения.

На рисунке 8, а) представлен достаточно распространенный способ установки валов в редукторе. Вал 4 с установленным зубчатым колесом 3 при помощи штифта 6 установлен в подшипники 5. наружные кольца подшипников установлены в отверстия (гнезда) корпусных деталей 1 и 2. Наружное кольцо зафиксировано заплечиком детали 1, а внутреннее кольцо – заплечиками вала. Такой способ установки вала требует расточки отверстий в деталях 1 и 2 с одной установки для обеспечения их соосности 0,01…0,02 мм.

На рисунке 8, б) представлен подобный способ установки валов в подшипники с упорным бортом. На валу 3 установлены зубчатые колеса 4 ми 5 с помощью штифтов 7. вал установлен во внутренние кольца подшипников 4 с упором в заплечики валов. Наружные кольца подшипников установлены в корпусные детали 1 и 2 и фиксируются упорными бортами наружных колец подшипников. Данная конструкция является более технологичной и позволяет получить меньшие габариты и массу конструкции.

На рисунке 8, в) представлен способ установки валов в подшипники с помощью крышек. На валу 5 установлены зубчатые колеса 3 и 4 с помощью штифтов 9. вал установлен во внутренние кольца подшипников 6 с упором в заплечики вала. Наружные кольца подшипников 6 установлены в сквозные отверстия корпусных деталей 1 и 2 и зафиксированы торцевыми поверхностями крышек 7, которые крепятся к деталям 1 и 2 при помощи винтов 8. для обеспечения осевого натяга, и исключения перекоса подшипников применяются прокладки 10.

На рисунке 8, г) представлен способ установки валов на подшипниках, закрепленных в обоймах. Вал 5 с установленными зубчатыми колесами 3 и 4 (штифтами 9) установлен в подшипники 6. вал установлен во внутренние кольца подшипников 6 с упором в заплечики вала. Наружные кольца подшипников 6 установлены в обоймы 7, которые крепятся к корпусным деталям 1 и 2 винтами 8. Обеспечение осевого натяга достигается при помощи распорных колец 11 и 12 при установке




Рисунок 8 – способы установки валов в опорах качения.


зубчатых колес 3 и 4. прокладки 10 используются при регулировке межосевого расстояния в зацеплении.

Толщина прокладок 10 в конструкциях в) и г) рисунка 8 определяется путем расчета размерных цепей, причем прокладка выбирается замыкающим звеном. Обычно толщина указанных прокладок лежит в пределах 0,2…0,5 мм.

На рисунках 8, д) и е) представлены способы консольного крепления зубчатых колес.

В конструкции на рисунке 8, д) подшипники 5 устанавливаются в гнезда корпуса 1 , имеющие заплечик. Во внутренние кольца установлен вал 4. внутренние кольца зафиксированы при помощи распорного кольца 6 и зубчатых колес 2 и 3, закрепленных на валу штифтами 7. Осевой натяг обеспечивается поджимом ступиц зубчатых колес при их установке.

На рисунке 8, е) представлен более технологичный способ установки вала в опоры качения. Наружные кольца подшипника 5 устанавливаются в сквозное отверстие корпуса 1 и прижимаются к торцовым поверхностям распорной втулки 6, положение которой в корпусе фиксируется стопорным винтом 7. Осевой натяг обеспечивается тем же способом - поджимом ступиц зубчатых колес.

Для установки валов в опоры качения могут применяться и другие способы, ознакомиться с которыми можно в [2], [4], или [7].


^ 4.3.2 Узлы крепления подшипников


Важными узлами, определяющим характеристики редуктора в целом являются узлы крепления подшипников. К приборным подшипниковым узлам предъявляются требования по обеспечению: заданной частоты вращения; осевой фиксации вала; прочности; жесткости; надежности; долговечности; нормальной работы подшипника при температурных перепадах; удобства монтажа и демонтажа подшипников, смазки и удержания смазочных материалов, защиты подшипников от попадания посторонних частиц.

В качестве опор вращения в приборных редукторах, состоящих из цилиндрических прямозубых зубчатых колес, применяются шариковые радиальные подшипники качения (при отсутствии осевой силы в опорах).

Номенклатура применяемых подшипников определена заданием на курсовое проектирование, и в конструкции редуктора могут использоваться (см. приложение Б):

– однорядные шарикоподшипники типа 0000 (ГОСТ 8338-75), сверхлегкой серии диаметров 8, серии ширин 1 и сверхлегкой серии диаметров 9, серии ширин 1;

– однорядные шарикоподшипники с упорным бортом (ГОСТ 10058-75) сверхлегкой серии диаметров 9 и легкой серии диаметров 2.

Можно выделить следующие этапы проектирования подшипникового узла:

– определение величин и направлений сил действующих на опоры на основании кинематической схемы и силового анализа механизма;

– эскизная компоновка подшипникового узла исходя из основных требований, предъявляемых к механизму;

– выбор необходимого типа подшипника в зависимости от направления действующих нагрузок, конструкции узла, числа оборотов подшипника, условий эксплуатации, монтажа и др.;




Рисунок 9 – Способы крепления подшипников.


– определение размера подшипника в соответствии с действующими нагрузками;

– установление требуемого класса точности подшипника в зависимости от точностных требований, предъявляемых к подшипниковому узлу;

– определение посадок подшипника на вал и на корпус;

– выбор схемы осевой фиксации вала, способа крепления его колец на посадочных местах в зависимости от способа установки подшипника в узел, его класса точности величины и характера действующих на подшипник нагрузок;

– выбор типа смазки и системы уплотнительных устройств в зависимости от скорости вращения, состояния и температуры окружающей среды, а также условий работы механизма.

На рисунке 9 представлены наиболее распространенные варианты крепления радиальных подшипников качения.

В большинстве случаев крепление внутреннего кольца подшипника производится путем установки на вал с односторонним упором в заплечник (буртик), или с боковым прижимом деталями (зубчатыми колесами, установочными кольцами и т.д.). Крепление наружных колец подшипников производится путем их установки в гнезда корпусов, плат, кронштейнов или в специальные обоймы.


Таблица 6 – Рекомендуемые поля допусков отверстий в корпусах для установки в них радиальных и радиально-упорных подшипников


Условия, определяющие выбор поля допуска

Рекомендуемые поля допусков в зависимости от класса точности подшипника

Примеры применения

Вид нагружения

Режим работы

0 и 6

5 и 4

2

Циркуляционное нагружение наружного кольца (вращающийся корпус)

Нормальный или тяжелый

J7

N7

N6



Подшипниковые узлы общего назначения

Колебательное нагружение (вращающийся корпус)

Нормальный или тяжелый

K6

Js6

(J6)

M6

M6

Js6

(J6)

M5

M5

Электродвига-тель и точные узлы

Местное нагружение наружного кольца (вращающийся вал)

Нормальный или тяжелый

Js7

(J7)

Js6

(J6)



Электродвига-

Тель и точные узлы

Нормальный или легкий

H7

G7





Валики лентопротяжных механизмов


На рисунке 9, а) представлен способ крепления подшипника непосредственно в корпусную деталь. Внутреннее кольцо подшипника 3 фиксируется опорным заплечником вала 2 , а натужнее кольцо – упорным буртиком отверстия корпуса 1. Данная конструкция не требует дополнительных деталей, однако такое исполнение гнезда корпуса не технологично вследствие наличия упорного буртика. Кроме того, такая конструкция не позволяет осуществлять перемещение подшипника вдоль оси его вращения, при необходимости обеспечения осевого натяга.

На рисунке 9, б) представлен способ крепления подшипника с упорным бортом. Внутреннее кольцо подшипника 3 фиксируется опорным заплечником вала 2 , а натужнее кольцо – устанавливается в отверстие корпуса 1 и фиксируется упорным бортом подшипника. Такая конструкция более технологична т.к. все базовые поверхности корпуса являются открытыми, а отверстие в корпусе обрабатывается на проход, что обеспечивает его более высокую точность.

Таблица 7 – Рекомендуемые поля допусков валов для установки на них радиальных и радиально-упорных подшипников



Условия, определяющие

выбор поля допуска

Рекомендуемые поля допусков в зависимости от класса точности подшипника

Примеры применения

Вид нагружения

Режим работы

0 и 6

5 и 4

2

Местное нагружение внутреннего кольца (вращающийся корпус)

Нормальный или легкий; требуется перемещение внутреннего кольца на валу

g6

(h6)

(g5)

h5

g4



Ролики лентопротяжных механизмов, барабаны самописцев.

Циркуляционное нагружение (вращающийся вал)

Нормальный или легкий

k6

js6

h6

k5

js5

js4

js3

h3

k4

h4

Гиромоторы и малогабаритные электроприборы, редукторы.


На рисунке 9, в) представлен способ крепления подшипника с помощью крышки. Внутреннее кольцо подшипника 3 устанавливается на вал 2 , а натужнее кольцо подшипника в отверстие корпуса 1. положение наружнего кольца подшипника фиксируется при помощи крышки 4, которая крепится к корпусу при помощи винтов 5. Осевое положение подшипника можно регулировать подбором толщины прокладки 6. Данная конструкция широко используется в различных вариантах исполнения. Недостатком такой конструкции является наличие дополнительных деталей. К достоинствам такой конструкции следует отнести ее технологичность (сквозное отверстие в корпусе обрабатывается на проход) и возможность перемещения подшипника вдоль оси вращения.

На рисунке 9, г) представлен способ крепления подшипника в обойму. Внутреннее кольцо подшипника 3 устанавливается на вал 2 , а натужнее кольцо в обойму 4 которая крепится к корпусу 1 при помощи винтов 5. Осевое положение подшипника можно регулировать подбором толщины прокладки 6. Такая конструкция широко используется в том случае, если в процессе сборки требуется регулировка межосевого расстояния в зацеплении.

Качество работы подшипникового узла зависит от точности, шероховатости, погрешностей формы и расположения базовых поверхностей корпуса, вала и сопрягаемых с ними деталей.

Поэтому при разработке узла крепления подшипника необходимо правильно назначить посадки крепления вала во внутреннем кольце подшипника, и отверстия корпуса при установке наружного кольца подшипника.

Обозначаются посадки подшипников качения следующим образом:



Поля допусков отверстий в корпусах для установки подшипников (диаметр D на рисунке 9) выбираются в зависимости от класса точности подшипника и условий работы подшипникового узла по таблице 6 или [1].

Поля допусков валов в для установки на них радиальных и радиально-упорных подшипников выбираются по таблице 7 или [1].

Назначение полей допусков, допусков формы и расположения поверхностей, а также шероховатостей поверхностей валов и отверстий корпусов будет рассматриваться далее в п.п. 4.4.2 и 4.4.3.




страница2/4
Дата конвертации28.12.2012
Размер1,29 Mb.
ТипМетодические указания
1   2   3   4
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rud.exdat.com


База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2012
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Документы