Конструирование валов

Валы могут выполняться гладкими (т.е. с постоянным диаметром по всей длине) и ступенчатыми. Чаще применяет ступенчатые валы. Ступенчатая конструкция позволяет: строго фиксировать детали, устанавливаемые на вал, в осевом направлении; приблизить вал к равнопрочному брусу и снизить расход металла; дифференцировать требования к различным участкам вала по точности и чистоте об­работки; обеспечить удобство монтажа и демонтажа деталей. Недос­татками ступенчатого вала по сравнению с гладким валом является боль­шая сложность изготовления и значительное число концентраторов напряжений.

Для снижения концентрации напряжений в конструкции вала могут использоваться галтели постоянного или переменного радиуса, раз­грузочные канавки и сверления, поднутрение. Разгрузочные канавки не следует путать с канавками для выхода шлифовального круга, ко­торые являются значительными концентраторами напряжений.

Ступенчатость вала обеспечивает фиксацию деталей от перемеще­ния только в одном направлении. Для двухсторонней фиксации дополнительно используют посадку деталей на вал с натягом, закрепле­ние винтами, штифтами, стопорными кольцами различных видов. По­верхности вала под посадку с натягом шлифуют, а под контактные уплотнения полируют.

Для облегчения процесса сборки деталей с натягом соответст­вующие ступени вала не должны иметь лишнюю длину посадочной по­верхности. Если посадка с натягом сочетается со шпоночным соеди­нением, то необходимо обеспечивать возможность направить паз ступицы на шпонку до начала участка посадки с натягом. Это достигается удлинением направляющей фаски вала, использованием на части сопряжения посадки с зазором, выходом конца шпонки за пре­делы ступицы.

Конструирование вала связано с выбором шлицевых или шпоноч­ных соединений. В приводах машин используются напряженные (кли­новые, тангенциальные) и ненапряженные (призматические, сегмент­ные, круглые) шпоночные соединения, а также шлицевые соединения с прямоугольным, эвольвентным и треугольным профилем. Шлицевые соединения обладают большей нагрузочной способностью, практичес­ки не ослабляют вал, хорошо центрируют соединяемые детали. Одна­ко они сложнее в изготовлении и требуют специального технологи­ческого оборудования, что немаловажно в условиях единичного и мелкосерийного производства. Разновидности шпоночных и шлицевых соединений имеют свои достоинства и недостатки, что должно быть учтено при их выборе и отражено в пояснительной записке.

Для обеспечения технологичности изготовления, на одном валу стремятся использовать шпонки одинакового поперечного сечения с размерами, соответствующими меньшему диаметру вала. Это позво­ляет нарезать все шпоночные пазы с одной установки инструмента и удобно для контроля качества изготовления.

2.5. Конструирование корпуса редуктора

Корпус редуктора представляет собой сложную деталь, включаю­щую в себя конструктивно взаимосвязанные корпуса подшипниковых узлов и кожух зубчатой передачи и выполняющую их функции. Корпус редуктора воспринимает нагрузки от подшипников и передает их на фундамент, защищает детали передачи от загрязнений, служит резер­вуаром для смазки, но главное его назначение - сохранение ориен­тированного положения деталей редуктора в пространстве. Отсюда следует, что основным критерием работоспособности для корпуса является жесткость.

Корпуса редукторов могут выполняться неразъемными и разъемны­ми, состоящими из основания и крышки. Неразъемный корпус имеет большую жесткость, но часто не приемлем по условию возможности сборки редуктора. У разъемного корпуса плоскость разъема может проходить через оси всех валов или часть из них, может быть го­ризонтальной или наклонной (косой разъем). Крышка и основание разъемного корпуса выполняются с фланцами, размеры которых долж­ны обеспечивать размещение и завинчивание деталей резьбовых сое­динений. Для повышения жесткости подшипниковых узлов болты (вин­ты, шпильки) крепления крышки к основанию стремятся расположить как можно ближе к подшипникам. Обязательным элементом разъемного корпуса являются штифты, фиксирующие положение крышки относитель­но основания как при совместной обработке подшипниковых гнезд, так и при последующей сборке. Штифты желательно располагать на возможно большем расстоянии друг от друга.

Форма корпуса определяется типом редуктора, технологическими, эксплуатационными и эстетическими условиями, требованиями проч­ности и жесткости. В основном корпуса выполняют литыми из чугуна, стали или силумина, реже - сварными. Правила проектирования сварных и литых деталей излагаются в книгах [5,6.7]. Преимущества того или иного способа изготовления зависят от объема производ­ства и могут быть сформулированы студентом на основе знаний, по­лученных по дисциплине "Технология металлов".

В конструкции литого корпуса конфигурацию мест расположения присоединительных по­верхностей следует увязать с необходимостью и возможностью до­полнительной механической обработки. При этом желательно, чтобы с одной установки корпуса на технологическом оборудовании обрабатывались возможно большее количество поверхностей, а обраба­тываемая площадь была как можно меньше.

Для удобства эксплуатации и технического обслуживания редук­тора в корпусе могут быть предусмотрены элементы, позволяющие без снятия крышки производить заливку и замену смазки, осмотр состоя­ния деталей и проведение их контрольных замеров, контроль уровня смазки, а также обеспечивающие строповку редуктора при погрузочно-разгрузочных и транспортных операциях, отвод избыточного дав­ления воздуха, удобство отделения крышки от основания при разбор­ке корпуса и другие элементы. При конструировании перечисленных элементов рекомендуется исходить из соображений необходимости, возможности и эффективности решений тех или иных задач, а не слепо следовать стереотипам, к числу которых относится обязательность элемента, его конструктивное исполнение, размеры, месторасположение. При описании конструкции корпуса требуется обоснование принятого решения как в случае использования элемента, так и в случае отказа от него.

С позиции эстетического оформления многообразие конструкций корпусов определяется тенденцией перемещения выступающих частей корпуса с наружных поверхностей на внутренние. При этом улучшается внешний вид, повышается технологичность конструкции, умень­шаются масса и габариты. В учебной литературе [3,5,7] приводят­ся рекомендации по конструированию корпусов редукторов с обоими вариантами расположения выступающих частей.

Дата добавления: 2015-08-18