Проектирование быстроходного вала

Один из вариантов конструкции быстроходного вала редуктора представлен на рис. 4. Для размещения на валу деталей он так же, как и тихоходный вал, имеет ступенчатую форму и состоит из семи участков. При передаточном числе зубчатой передачи больше 2,5 быстроходный вал выполняют в виде вал-шестерни. Формирование изображения быстроходного вала в этом случае начинают с зубчатого венца, основные размеры которого определяются при расчете зубчатой передачи. Вариант конструктивного выполнения зубчатого венца зависит от соотношения диаметров заплечика подшипника d_зп (см. табл. 7) и окружности впадин шестерни d_f (рис. 5). Предпочтительным является вариант, при котором d_f > d_зп (рис. 5 а). При d_f < d_зп необходимо предусматривать участки для выхода червячной фрезы, нарезающей зубья (рис. 5 б, в). Длина этих участков L_в определяется графически в зависимости от диаметра фрезы D_ф. Диаметр фрезы назначают по величине модуля:

m, мм………… < 2.5 2.5…3 3…4 4…5 5…6 6…7

D_ф, мм……….. 70 80 90 100 112 125

Размер фаски зубчатого венца определяют по формуле C₁= 0,5m и округляют до ближайшего значения по табл. 1.

Диаметр хвостовика вала (участок № 1 на рис. 4) ориентировочно определяют из расчета вала на кручение по пониженным допускаемым напряжениям

d₁= ,

где T_б – крутящий момент на быстроходном валу, Н•м;

[ ] – пониженные допускаемые напряжения на кручение, [ ]=15 МПа для вала из стали 45.

Полученное значение d₁ округляют до ближайшего числа из ряда нормальных линейных размеров. Длину хвостовика рассчитывают по формуле l₁=1,5d₁ и также округляют по этому ряду. Участок вала с номером 2 предназначен для взаимодействия с уплотнением. Его диаметр равен d₂=d₁+5, а длина определяется по формуле (1), в которой B – ширина подшипника быстроходного вала (см. табл. 7).

 

Рис.4. Быстроходный вал редуктора

 

В этой формуле при наружном диаметре подшипника быстроходного вала D<105 мм можно принять L_k=18 мм, при D 105 мм – L_k=22 мм.

Подбор подшипников быстроходного вала следует начинать с шарикоподшипников радиальных однорядных средней серии. Для их размещения предназначены 3-й и 7-й участки. Диаметр этих участков определяют по формуле d₂=d₁+10 с округлением до ближайшего кратного 5 числа. В случае использования маслоотражательных, либо мазеудерживающих колец они также устанавливаются на участки 3-й и 7-й. Отсюда длина каждого из этих участков равна l₃ =B + S_c, где S_c – длина ступицы соответствующего кольца. Для маслоотражательного кольца S_c = для мазеудерживающего кольца , где S_k и определяются из таблиц к рис. 6 и 7.

 

Рис. 5. Конструкция вал-шестерни цилиндрической

 

Мазеудерживающими кольцами (рис. 6) закрывают все подшипники редуктора, если они смазываются пластичными смазками.

D	, мм	, мм
до 80
80…150
150…200

 

Рис. 6. Кольцо мазеудерживающее

 

Маслоотражательные кольца (рис. 7) устанавливают на быстроходном валу редуктора с косозубой или шевронной передачей при смазке подшипников масляным туманом, если делительный диаметр шестерни меньше наружного диаметра подшипника быстроходного вала.

 

Таблица 7

Подшипники шариковые радиальные однорядные (ГОСТ 8338-75)

 

.

 

Легкая серия	Средняя серия
Обоз-наче- ние	Размеры, мм	Обоз-наче- ние	Размеры, мм
d	D	B	r	dзп	d	D	B	r	dзп
				1.5 1.5 1.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 3.0 3.0 3.0 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 4.0 4.0 4.0						2.5 2.5 2.5 3.0 3.0 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 5.0 5.0

 

Участки 4-й и 6-й являются буртиками, предназначенными для осевой фиксации подшипников. Диаметр этих участков равен диаметру заплечиков для подшипников d_зп и определяется по табл. 7.

D	, мм	, мм
до 80
80…150
150…200

 

Рис. 7. Кольцо маслоотражательное

 

Длина 4-го и 6-го участков определяется из условия примерного совпадения внутренних границ подшипников быстроходного и тихоходного валов, расположенных по одну сторону от зубчатой передачи.