Конструирование корпусных деталей

Корпус редуктора обычно образован двумя деталями: основанием корпуса и крышкой корпуса. Исключение составляют планетарные редукторы и червячные редукторы малых размеров, у которых корпус состоит из основной детали (собственно корпуса) и двух торцевых крышек с расточками под подшипники.

Размеры корпуса редуктора определяются числом и размерами разме­щённых в нём деталей, относительным их расположением, величинами зазоров между ними. Ориентировочные размеры корпуса и зазоров определяют при со­ставлении компоновочной схемы редуктора и конструировании валов, теперь же следует их уточнить.

Корпуса современных серийных редукторов очерчивают плоскими по­верхностями, все выступающие элементы вводят внутрь корпуса, проушины для транспортировки редуктора выполняют заодно с корпусом. Для удобства сборки плоскость разъёма проходит через оси валов. Плоскость разъёма и верхнюю поверхность крышки корпуса, как правило, выполняют параллельными установочной плоскости.

Для редукторов общего назначения, когда неизвестны тип и мощность двигателя, рекомендуются следующие формулы для нахождения толщины основания и крышки корпуса, а также диаметра стяжного болта:

толщину стенки основания корпуса определяют по эмпирической формуле

(8.1)

с округлением до целого числа;

толщину стенки крышки корпуса - по формуле

(8.2)

диаметр стяжного болта (винта) крепления крышки корпуса редуктора к осно­ванию - по формуле

(8.3)

Используют болты по ГОСТ 7798-70 или ГОСТ 7808-70.

Диаметр фундаментного болта

(8.4)

с округлением до ближайшего стандартного значения.

Число фундаментных болтов Z_ф принимают в зависимости от межосевого расстояния: при a_w≤250 мм Z_ф=4, при a_w > 250 мм Z_ф=6.

Диаметр установочных штифтов d_шт = (0,7...0,8) d_ст с округлением до ближайшего стандартного значения по ГОСТ 3129-70 или ГОСТ 9464-70.

При размещении отверстий под болты (винты) крепления крышки к корпусу:

—отверстия располагают преимущественно по продольным сторонам;

—у бобышек стараются максимально приблизить их к отверстию под подшипник, то есть оставляют стенку минимальной толщиной, равной радиусу отверстия под стяжной болт (для увеличения жёсткости соединения);

—минимальное расстояние между стенками близко расположенных отверстий должно составлять не менее 5 мм;

—на длинных боковых сторонах помимо болтов у подшипниковых гнёзд устанавливают дополнительно болты на фланцах на расстоянии один от другого с шагом (10...12) d.

Диаметры отверстий под стяжные и фундаментные болты назначают по табл.8.1.

Таблица 8.1 - Диаметры отверстий под стяжные и фланцевые болты

Размер	Диаметр болта
	М10	М12	М14	М16	M18	М20	М22	М24
Диаметр отверстия под стяжной болт
Диаметр отверстия под фундаментный болт

 

Толщина фланца разъема корпуса и фундаментной лапы

(8.6)

Ширина фланца разъема корпуса и фундаментной лапы (от наружной поверхности корпуса)

(8.8)

Толщина ребер жесткости и проушин

(8.9)

 

Размеры и конфигурацию прочих конструктивных элементов корпусных деталей редукторов (сливных отверстий, люков, и т.д.) выполняют согласно рекомендациям [2].

 

КОНСТРУИРОВАНИЕ ЗУБЧАТЫХ И ЧЕРВЯЧНЫХ КОЛЕС

 

Зубчатые колеса

Форма зубчатого колеса может быть плоской или со ступицей, выступающей с одной стороны. Значительно реже (в одноступенчатых редукторах) колеса делают со ступицей, выступающей в обе стороны.

При небольших диаметрах колес их изготовляют из прутка, а при больших получают заготовки свободной ковкой с последующей токарной обработкой.

Ширину ступицы l_СТ колеса желательно принимать равной или больше ширины b₂ зубчатого венца (l_СТ≥ b₂). Принятую длину ступицы согласуют с расчетной и с диаметром посадочного отверстия d: l_СТ =(0,8... l,5) d, обычно l_СТ =(1,0...1,2) d

Диаметр d_СТ назначают в зависимости от материала ступицы: для стали - d_СТ =(l,5...1,55) d; для чугуна - d_СТ =(1,55...1,6) d; для легких сплавов - d_СТ =(1,6... 1,7) d. Меньшие значения - для шлицевого соединения колеса с валом, большие - для шпоночного соединения и соединения с натягом.

Толщину обода колеса S принимают:

(9.1)

где m - модуль зацепления, мм.

На торцах зубчатого венца (зубьях и кромках обода) выполняют фаски, величину которых находят по соотношению

(9.2)

с округлением до стандартного значения.

На прямозубых зубчатых колесах фаску выполняют под углом а_ф=45°, на косозубых колесах при твердости рабочих поверхностей менее 350 НВ — под углом а_ф= 45°, а при более высокой твердости - а_ф= 15...20º.

Острые кромки торцов ступицы также притупляют фасками, размеры ко­торых принимают по табл. 9.1.

При серийном производстве заготовки колес получают из прутка свободной ковкой, а также ковкой в штампах. При годовом объеме выпуска колес более 50 шт. экономически оправдана ковка в простейших односторонних подкладных штампах.

Таблица 9.1 - Размеры фасок на торцах ступицы колеса

d, мм	20...30	30...40	40...50	50... 80	80... 120	120......150	150......250	250......500
f,мм	1,0	1,2	1,6	2,0	2,5	3,0	4,0	5,0

 

При готовом объеме выпуска более 100 шт. применяют двусторонние штампы. Для свободной выемки заготовок из штампа принимают значения штамповочных уклонов γ≥7° и радиусов закруглений R ≥6 мм.

Конструкция колеса показана на рис. 9.1.

 

где S _ст=0,5(d _ст- d).

В диске обычно выполняют 4...6 технологических отверстий диаметром 18...22 мм.

Для уменьшения влияния термической обработки на точность геометри­ческой формы зубчатые колеса при НВ >350 делают массивными:

(9.4)

 

Нормализованные и улучшенные колеса делают с более тонким диском (С = 0,25b ₂).

Зубчатые колеса, вращающиеся с относительно высокой частотой (n≥1000 мин^-1), обрабатывают кругом и балансируют путем высверливания отверстий на торцах обода.

Базовыми поверхностями при нарезании зубьев являются поверхность центрального отверстия и торцы зубчатого венца. Производительность возрастает при нарезании зубьев в «пакете» из двух колес и более.

Червячные колеса

Червячные колеса, как правило, выполняют составными: центр колеса (ступицу с диском) - из стали, реже из серого чугуна, а зубчатый венец (обод) — из антифрикционного материала.

В единичном и мелкосерийном производстве зубчатые венцы соединяют с центром посадкой с натягом. Для обеспечения точной сборки колеса на наружной поверхности центра предусматривают буртик, в который упирается обод при его запрессовке, и эта форма является традиционной.

Центр колеса представляет собой деталь, подобную по своей форме зубчатому колесу, но с гладкой наружной цилиндрической поверхностью, и рекомендуемые соотношения размеров ступицы и диска те же, что и в п. 9.1. Единственное отличие состоит в том, что размер S (см. рис. 9.1) определяют в зависимости от делительного диаметра червячного колеса d₂: S= 0,06d₂.

Характерным размером обода является его толщина

(9.5)

где d_н - диаметр посадочной цилиндрической поверхности центра.

Пользуясь этим соотношением, находят S₀ и d_H.

На зубьях обода выполняют такие же фаски, что и на зубьях цилиндрических зубчатых колес (см. п. 9.1).

 

СМАЗКА РЕДУКТОРОВ

Для снижения трения, шума и вибрации, защиты от коррозии, уменьшения интенсивности износа, отвода тепла и продуктов износа в редукторе необходимо предусмотреть надежную смазку.

Зубчатые и червячные передачи смазывают жидкими маслами картерным непроточным способом (окунанием). Сорт масла выбирают в зависимости от контактного напряжения в передаче и характерной скорости. В зубчатых передачах такой скоростью является окружная скорость шестерни (или колеса), в червячной - окружная скорость червяка. Масло для зубчатой передачи следует выбирать по табл. 10.1. Для червячных передач при σ_Н £200МПа и n£5 м/с принимают масло И-Г-С-320, а при n > 5 м/с - масло И-Г-С-220.

Обозначение индустриальных масел состоит из четырёх знаков, каждый из которых обозначает: первый (И) - индустриальное, второй - принадлежность к группе по назначению (Г - для гидравлических систем, Т - для тяжелонагруженных узлов), третий - принадлежность к группе по эксплуатационным свойствам (А - масло без присадок, С — масло с антиокислительными, антикоррозионными противоизносными и противозадирными присадками), четвёртый (число) - класс кинематической вязкости.

Таблица 10.1 - Рекомендуемые сорта масла по ГОСТ 20799-88 для зубчатых передач

 

Контактное напряжение, МПа	Окружная скорость, м/с
<2	2...5	>5
<600	И-Г-А-32	И-Г-А-32	И-Л-А-22
600... 1000	И-Г-А-68	И-Г-А-46	И-Г-А-32
1000... 1200	И-Г-А-68	И-Г-А-68	И-Г-А-46

 

Колесо цилиндрической зубчатой передачи должно окунаться в масляную ванну на глубину h (2m...0,25d₂), где m - модуль зацепления. Колесо конической передачи - до половины зуба (до среднего диаметра зубчатого венца). В червячной передаче с нижним расположением червяка следует обеспечить погружение червяка на глубину не менее 2,2 m.

При картерном смазывании передачи и окружных скоростях более 1 м/с масло разбрызгивается зубьями колёс, а при скоростях более 3 м/с внутри корпуса образуется масляный туман. И в том, и другом случае нет необходимости предусматривать специальную смазку подшипников, т.к. они будут смазываться тем же маслом, что и передачи. Именно такие скорости характерны для большинства редукторов общего назначения.

Особое значение имеет смазка для червячных передач, т.к. без интенсивной смазки возможен перегрев редуктора. Следует обеспечить объём масла в картере V, дм³, равный

 

где Р_двТ – требуемая мощность двигателя, кВт.

Устройства для заливки масла в корпус редуктора и слива масла для замены, отдушины, маслоуказатели, а также различные типы уплотнений см. [1,2,4].

 

ТРЕБОВАНИЯ К РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТОРСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ