Как крепится колесо на валу
При передаче вращающего момента соединением с натягом колесо устанавливают на гладком валу, осевую фиксацию в этом случае обеспечивают силами трения. Часто для определения осевого положения колеса на валу изготавливают заплетчик. При сборке колесо доводят до упора в торец заплетчика.
В ряде случаев колеса устанавливают на вал с небольшим натягом или по переходным посадкам, осевую фиксацию колеса производят установочным винтом, который стопорят запорным кольцом.
Пружинное кольцо. Фиксацию производят пружинным кольцом + компенсаторное. При сборке колесо прижимают к заплетчику.
Планкой или шайбой. Планка крепится винтом к торцу колеса.
С помощью двух полуколец, закладываемых в кольцевую выточку вала. Полукольца удерживаются от выпадения пружинными кольцами или винтами.
Созданием искусственных заплечиков и если не удается создать заплетчик нужной величины, то можно установить дополнительное кольцо.
Фиксация группы колёс осуществляется упором колес в заплетчик вала, а другой в торец кольца подшипников.
На концах валов чаще всего закрепляют шкивы, звёздочки, муфты. Для их крепления используют призматические или сегментные шпонки. При закреплении на конических концах валов для создания натяга обязательно поджимают в осевом направлении.
Регулирование осевого положения колес редуктора.
В цилиндрических передачахредукторов для компенсации неточности относительно осевого положения колес ширину одного из них делают обычно делают больше ширины другого.
В шевронных и косозубых передачахс раздвоенным силовым потоком. Один из валов фиксируется в осевом направлении, другой делают «плавающим». В этом случае осевое положение регулируется автоматическое.
Правильный контакт витков червякас зубьямичервячного колесаполучают, если точно выдержаны межосевое расстояние и угол между осями червяка и колеса. Регулирование происходит с помощью прокладок между крышкой и корпусом, с помощью применения винтов, воздействующих на подшипники через нажимные шайбы, с осевым перемещением вала с закрепленными на нем колесами.
Конструирование подшипниковых узлов редуктора.
В редукторах в основном применяются подшипники качения. Подшипниковый узел состоит из корпуса, подшипника и шипа вала. В зависимости от условий эксплуатации и функциональных требований в состав подшипниковых узлов могут включаться сквозные или глухие крышки, уплотнения, кольца, стаканы, регулируемые упоры, прокладки и другие детали.
Основное назначение подшипниковых узлов заключается в обеспечении вращения вала с малыми потерями на трение и передаче нагрузки от вала к корпусу.
Дополнительно могут устанавливаться следующие требования:
- фиксация вала от осевых перемещений.
- надежное закрепление внутреннего кольца подшипника на валу для предотвращения его осевого смещения
- ограничение подвижности наружного кольца подшипника или свободу его осевого перемещения
- возможность компенсации теплового расширения вала;
- регулирование положения вала по отношению к корпусу редуктора в направлении оси вала;
- хорошая смазка подшипников; защита подшипника от попадания избыточного масла
- предотвращение вытекания смазки из подшипникового узла и попадания загрязнений и влаги в подшипниковый узел.
Тип подшипника выбирается с учетом величины и характера действующих нагрузок, функциональных требований к подшипниковому узлу, габаритных ограничений. В некоторых учебниках устанавливается соответствие между типом передачи и типом подшипника, которое можно считать весьма условным. В первую очередь следует рассматривать возможность использования радиальных шарикоподшипников, которые могут воспринимать до 70% нереализованной радиальной нагрузки. Они относительно просты и дешевы, не требуют регулировки при сборке узла или замене подшипника. Использование других типов подшипников необходимо обосновать. Выбор конкретного подшипника производится по диаметру вала.
Дата добавления: 2019-07-15 ; просмотров: 984 ; Мы поможем в написании вашей работы!
В этом случае высоту упорного заплечика в местах установки подшипников согласуют с наружным диаметром червяка. При необходимости буртики выполняют так, как показано на рис. 4.14, е.
§ 8. УСТАНОВКА КОЛЕС НА ВАЛАХ
Устанавливая колеса на валах, необходимо выбрать способ передачи вращающего момента от колеса к валу и обеспечить точную установку колеса на валу.
Во время установки колес на валы с натягом трудно бывает совместить паз в ступице колеса со шпонкой, которая заранее установлена на валу. Для облегчения сборки необходимо или предусматривать цилиндрический участок вала, на котором обеспечивается сопряжение с колесом с зазором (рис. 4.15, а), или удлинять шпонку, выводя ее за пределы посадочного места (рис. 4.15,6). В каждом из этих вариантов вначале путем свободного поворота колеса относительно вала производится совмещение шпоночного паза колеса со шпонкой, а затем напрессовка колеса на вал.
Зубчатые и червячные колеса должны быть установлены на валах без перекоса. Если lCT / d ^ 0,8 (/сх — длина ступицы, d —диаметр отверстия), то цилиндрическая поверхность отверстия полностью определяет положение колеса относительно вала. Если для передачи вращающего момента используется соединение с натягом, то колесо может быть установлено на гладком валу, осевая фиксация обеспечивается силами трения (рис. 4.16, а).
Очень часто для определения осевого положения колеса на валу изготовляют буртик. Это упрощает установку колеса на вал — при сборке колесо доводят до упора в торец буртика. При коротких ступицах, у которых lCT / d 0,8, торец буртика не только определяет осевое положение колеса, но делают гладкими, без уступов. Тогда для упора колес создают искусственные буртики (рис. 4.17, б—г). Упорным буртиком может служить, например, пружинное кольцо (рис. 4.17, б). Для увеличения поверхности контакта перед пружинным кольцом устанавливают кольцо 1 (рис. 4.17, в). В конструкции, изображенной на рис. 4.17, г, упорный буртик создан двумя полукольцами, заложенными в канавку вала. От выпадения полукольца удерживаются поверхностью отверстия колеса. Недостатком приведенных способов является наличие канавки — концентратора напряжений. Поэтому сечение вала по канавке должно быть проверено расчетом на сопротивление усталости.
Цилиндрические зубчатые передачи передают вращающий момент между параллельными валами. Основные виды цилиндрических зубчатых передач:
Задавшись числом зубьев шестерни Z1, определяем число зубьев колеса:
Характерные повреждения рабочих поверхностей
Для предупреждения выкрашивания необходимо повышать твёрдость материала термообработкой, либо повышать степень точности передачи, правильно назначать размеры из расчёта на усталость по контактным напряжениям.
Абразивный износ является основной причиной выхода из строя передач при плохой смазке. Это открытые передачи, а также закрытые, находящиеся в засорённой среде. У изношенных передач:
- повышаются зазоры в зацеплении, усиливаются шум, вибрация, динамические перегрузки;
- искажается форма зуба;
- уменьшаются размеры поперечного сечения, прочность зуба.
Заедание происходит в высоконагруженных и высокоскоростных передачах. В месте контакта зубьев возникает повышенная температура, приводящая к молекулярному сцеплению металла с последующим отрывом. Вырванные частицы затем царапают трущиеся поверхности.
Силы в зубчатом зацеплении
Движение передаётся зубчатым зацеплением посредством силы нормального давления в точке контакта зубьев Fn. Для определения силу нормального давления Fn раскладывают на три ортогональных проекции:
- осевую силу Fa, направленную параллельно оси колеса;
- радиальную силу Fr, направленную по радиусу к центру колеса;
- окружную силу Ft, направленную касательно к делительной окружности.
Легче всего вычислить силу Ft, зная передаваемый вращающий момент МВР и делительный диаметр dw:
Радиальную силу вычисляют, зная угол зацепления αw:
Осевая сила вычисляется через окружную силу и угол наклона зубьев β:
Зная все проекции, можно вычислить и модуль нормальной силы:
Нормальная сила распределена по длине контактной линии. Зная длину l∑ контактной линии, можно вычислить удельную погонную нормальную нагрузку:
Для цилиндрических колёс в зацеплении одноимённые силы равны по значению, но противоположны по направлению. Окружная сила для шестерни противоположна направлению вращения, окружная сила для колеса направлена в сторону вращения.
Расчёт зубьев на изгиб
Зуб представляют как консольную балку переменного сечения, нагруженную окружной и радиальной силами (изгибом от осевой силы пренебрегают). При этом окружная сила стремится изогнуть зуб, вызывая максимальные напряжения изгиба в опасном корневом сечении, а радиальная сила сжимает зуб, уменьшая напряжённое состояние:
В червячных передачах движение передаётся только от червяка к колесу. Никакой вращающий момент, приложенный к колесу, не заставит вращаться червяк. Поэтому червячные передачи находят применение в подъёмных механизмах. Однозаходный червяк даёт наибольшее передаточное отношение. Наивысший КПД достигается при многозаходных червяках. Это связано с уменьшением трения за счёт роста угла трения. Основные причины выхода из строя червячных передач:
- поверхностное выкрашивание и схватывание;
- излом зуба.
Вследствие нагрева, вызванного трением, червячные передачи нуждаются в тепловом расчёте. Практика показывает, что механизм опасно нагревать выше 95 °С. Допускаемая температура 65 °C.
- центробежное литьё в кольцевую канавку ступицы;
- крепление венца к ступице болтами за фланец;
- посадка с натягом и стопорение винтами для предотвращения взаимного смещения венца и ступицы.
Сборка зубчатых передач
| Степень точности | По высоте | По длине |
|---|---|---|
| 3 | 65 | 95 |
| 4 | 60 | 90 |
| 5 | 55 | 80 |
| 6 | 50 | 70 |
| 7 | 45 | 60 |
| 8 | 40 | 50 |
| 9 | 30 | 40 |
| 10 | 25 | 30 |
| 11 | 20 | 25 |
Основные требования к точности сборки зубчатых передач
При монтаже и сборке зацеплений зубчатых передач предъявляются следующие требования по проверке правильности выполнения работ:
-
проверка заданного межцентрового расстояния, параллельности осей валов и отсутствие перекосов (рисунок 4.35);
В цилиндрических зубчатых передачах непараллельность и перекос валов не должны превышать (на каждые 1000 мм длины) величин, указанных в таблице 4.6.
| Типы передач | Предельное значение, мм | |
|---|---|---|
| непараллельности | перекоса | |
| В редукторах | 0,3 | 0,25 |
| В открытых переддачах при модуле: | ||
| до 6 мм | 1,0 | 0,8 |
| от 6 до 14 мм | 0,8 | |
| от 14 до 20 мм | 0,6 | 0,5 |
В червячных редукторах 2Ч-40, 2Ч-63, 2Ч-80 для экономии фрез и простоты сборки редукторов начальное пятно контакта расположено в средней части (рисунок 4.38а). Это является основной причиной зарождения задиров на поверхности зубьев, интенсивного выделения тепла, понижения КПД редуктора. Долговечность таких передач существенно снижается.
(а)
(б)
а) начальное пятно в типовых конструкциях редукторов 2Ч-40, 2Ч-63, 2Ч-80;
б) оптимальное начальное пятно контакта, применяемое в модернизированных редукторах 2Ч-40М, 2Ч-63М, 2Ч-80М
В большинстве случаев зубчатые колеса и муфты в точном приборостроении крепятся на валах при помощи гладких конических штифтов (ГОСТ 3129-70). Такой способ обеспечивает жесткое безлюфтовое крепление деталей и исключает смещение закрепляемых деталей вдоль валов и по углу поворота.
Пример штифтового крепления зубчатых колес представлен на рисунке 10, где 1 – зубчатое колесо, 2 – вал, 3 – штифт.
Часть зубчатого колеса, при помощи которой зубчатое колесо крепится на валу, называется ступицей. Подробно варианты конструкции и определение размеров зубчатых колес рассмотрены далее в п.4.4.1.
На ступице зубчатого колеса 1 под углом 90º друг к другу делают два отверстия: одно под штифт - dшт, другое под стопорный винт – Md. В процессе сборки редуктора стопорным винтом фиксируют положение зубчатого колеса на валу 2, и после качества зацепления зубчатое колесо закрепляют при помощи штифта 3.
Рисунок 10 – Крепление зубчатого колеса на валу.
Штифтовка производится следующим способом: используя отверстие под штифт в качестве направляющей, совместно сверят ступицу и вал, после чего полученное отверстие развертывают при помощи развертки с конусностью 1:50 соответствующей конусности штифта, с шероховатостю по 7-8 классам. Затем забивают в отверстие штифт, причем его длину lшт выбирают из стандартного ряда, но на 2…3 мм больше диаметра ступицы. Стопорный винт после этого выкручивают.
По диаметру D назначают переходную или точную с зазором посадки в системе отверстия из ряда предпочтительных посадок по 6 – 8 квалитетам:
например – H6/k5, H7/k6, H8/k7, H7/h6, Н8/h7.
Конический штифт обеспечивает надежное соединение деталей вследствие возникающего натяга при забивании штифта. В некоторых случаях, при неблагоприятных условиях работы, конические штифты предохраняют от выпадения при помощи проволочного кольца или кернения.
4.3.4 Способы крепления электродвигателей
Источником движения в изделии «Мотор-редуктор» является электродвигатель. Заданием на курсовое проектирование определена номенклатура используемых электродвигателей:
– электродвигатели серии ДПР ОСТ 16.0515.007–74 исполнения Н1 и исполнения Ф1;
– электродвигатели серии ДПМ ОСТ 15.238.005–73 исполнения Н1;
– электродвигатели серии ДИД ОСТ ХХ–ХХ вариант исполнения 3.
Так как электродвигатели являются стандартными изделиями, то они имеют нормализованные конструктивные элементы и определенные поля допусков размеров этих элементов для установки электродвигателя в изделие и установки входного звена на валу электродвигателя (см. приложение А).
Примеры крепления электродвигателей приведены на рисунке 11.
Электродвигатели серии ДПР исполнения Н1 и электродвигатели серии ДПМ крепятся по наружному диаметру при помощи вспомогательной детали – стакана (рис.11, а), в), г)). Электродвигатели серии ДПР исполнения Ф1 и электродвигатели серии ДИД имеют фланец для крепления к корпусу редуктора – фланцевое крепление (рис 11, б)).
На рисунке 11, а) представлен вариант крепления электродвигателя в стакане. Электродвигатель 1 (ДПР исполнение Н1) устанавливается по диаметру D1 или D2 в стакан 2. Стакан по диаметру D3 устанавливается в корпус 3 и крепится при помощи винтов 4. Стакан имеет хомут для зажима электродвигателя с помощью винта 6. Толщина стенок стакана – 1,2…2 мм, ширина пазов хомута – 1…1,5 мм.
На рисунке 11, б) представлен вариант фланцевого крепления электродвигателя. Электродвигатель 1 (ДПР исполнение Ф1) непосредственно крепится к корпусу 2 при помощи винтов 3. центрирование вала электродвигателя осуществляется по диаметру D2.
На рисунке 11, в) представлен один из вариантов крепления электродвигателя в стакане. Электродвигатель 1 (ДПМ) устанавливается по диаметру D1 в стакан 2. Стакан по диаметру D3 устанавливается в корпус 4 и крепится при помощи винтов 5. В отличие от варианта представленного на рисунке 11, а) электродвигатель в стакане фиксируется стопорным винтом 3.
На рисунке 11, г) представлен вариант крепления электродвигателя в кронштейне, использующийся в конструкции на общей плате. Электродвигатель 1 (ДПР) устанавливается в кронштейн 2 по диаметру D1. Кронштейн имеет 4 отверстия диаметром d2 для его крепления на плате. Электродвигатель в кронштейне фиксируется хомутом 3 с помощью винта 4 и гайки 5. Для осуществления обжима в кронштейне прорезаны четыре паза под углом 90º.
Валы электродвигателей ДПР и ДПМ имеют одинаковую конструкцию – гладкую цилиндрическую поверхность для установки шестерен (поле допуска диаметров валов электродвигателей типа ДПР – f7, ДПМ – js6), шпоночный паз для сегментной шпонки (см. рис. 11, а)) и резьбовую поверхность для накручивания гайки. Такая конструкция вала подразумевает и определенный способ установки зубчатого колеса на вал (см. рис. 11, б)).
В этом случае зубчатое колесо 4 устанавливается на вал, угловое смещение колеса исключается шпонкой 5 а смещение вдоль оси вращения – гайкой 6. Гайка контрится пружинной шайбой 7 (или грунтовкой или контргайкой и др.).
Вал электродвигателей ДИД имеет гладкую цилиндрическую поверхность с полем допуска h6, зубчатые колеса крепятся на них при помощи штифта.
При выборе посадок следует учитывать, что размеры электродвигателей нормализованы, поэтому при назначении посадок следует подбирать к полям допусков размеров электродвигателей поля допусков из рядов предпочтительных посадок (примеры см. на рис. 11). Рекомендуется назначать переходные посадки по 8–9 квалитетам, для обеспечения точного центрирования деталей. Для установки стакана в корпус рекомендуется назначать аналогичные посадки.
Основной диск имеет ступицу для крепления рабочего колеса к валу насоса. Рабочее колесо крепится к фланцу вала при помощи шпилек, ввернутых в резьбовые отверстия ступицы. Крутящий момент передается радиальными цилиндрическими штифтами, установленными между фланцами вала и ступицы. Для улучшения обтекания рабочего колеса водяным потоком снизу к основному диску крепится обтекатель. [4]
Проверить визуально крепление лопаток к дискам, крепление рабочего колеса вентилятора на валу двигателя - ослабления крепления лопаток к дискам не должно быть; рабочее колесо вентилятора должно быть закреплено. [5]
За одно целое с рабочим диском выполняются ступица 10 для крепления рабочего колеса на валу и кольцо 8 для размещения гребней 7, заднего лабиринтового уплотнения. [6]
Фланец вала 9 имеет двенадцать отверстий, восемь из которых предназначены для болтов 19 крепления рабочих колес , а четыре - для установки балансировочных болтов и снятия колес. Болты 19 закреплены гайками 1 с замками и кольцами. [7]
Вал предназначен для передачи вращения рабочим колесам и представляет собой цилиндрический стержень со шпоночным пазом для крепления рабочих колес . Со стороны протектора конец вала имеет шлицы. Длина и диаметр вала регламентируются габаритами насоса. Вал с укрепленными на нем колесами образуют ротор насоса. [9]
Наиболее типичными причинами вибрации в эксплуатации являются: неравномерный износ и частичное разрушение рабочих лопаток, дисков и покрышек, износ вкладышей подшипников, ослабление крепления рабочего колеса на валу, нарушение уравновешенности рабочего колеса после наплавки металла на лопатки или их замены ( полной или частичной), коробление колеса из-за неравномерного обогрева, вследствие резонанса между дымососом или вентилятором с рядом работающими машинами или строительной частью здания. [10]
Лопатки рабочего колеса закреплены между сплошным задним диском, в центре которого находится ступица, и передним диском в виде кольца. Ступица предназначена для крепления рабочего колеса к валу вентилятора. [11]
В насосе, имеющем 100 - 200 ступеней, трудно закрепить все рабочие колеса на валу в осевом направлении, так как даже в пределах допусков на обработку разница в осевых размерах колес и направляющих аппаратов может быть настолько ощутимой, что потребует индивидуальной подгонки деталей и затруднит сборку. А если все же удалось бы осуществить крепление рабочих колес на валу, то возникла бы другая проблема - необходимость разгрузки вала от чрезмерных осевых сил, создаваемых рабочими колесами. Потребовалось бы создание мощного упорного подшипника, способного воспринять нагрузку в несколько сот килограммов, что практически невыполнимо при столь малых диаметрах. Кроме того, большие осевые силы увеличили бы деформацию вала от продольного изгиба, что повлекло бы за собой и увеличение радиальных нагрузок в местах трения втулок рабочих колес в отверстиях направляющих аппаратов. [12]
Вал предназначен для передачи вращения рабочим колесам. Представляет собой цилиндрический стержень со шпоночным пазом для крепления рабочих колес . Длина и диаметр вала регламентируется габаритами насоса. [14]
Вал предназначен для передачи вращения рабочим колесам. Представляет собой цилиндрический стержень со шпоночным пазом для крепления рабочих колес . Со стороны протектора конец вала име-ет шлицы. Длина и диаметр вала регламентируются габаритами насоса. Вал с укрепленными на нем колесами образует рдтор насоса. [15]
Читайте также: