З.5. Выполнение эскизного чертежа редуктора

Целью выполнения эскизного чертежа (часто называют этот чер­теж компоновочным) является выявление расстояний между опорами валов, определение положения зубчатых колес относительно опор и точки приложения силы от муфты (ременной или цепной передачи и т.д.) для последующего вычисления опорных реакций, проверочных расчетов валов, подшипников и других деталей.

Эта часть работы является расчетно-графической, так как часть размеров корпуса редуктора устанавливается в результате геометри­ческих построений, часть размеров рассчитывается исходя из полу­ченного значения межосевого расстояния тихоходной ступени по из­вестным рекомендациям [3,5,7], а часть размеров принимается с учетом формы сопрягаемых деталей.

В большинстве учебных пособий подробно рассматриваются литые корпуса и приводятся некоторые соотношения для определения их размеров. Те же соотношения можно использовать для сварных кор­пусов [5], однако толщину стенок следует принять в 1,5...2 раза меньше, ввиду отсутствия технологических ограничений.

Вычерчивание начинают с зубчатых колес быстроходной и тихо­ходной ступеней. В коробке скоростей и реверсивном редукторе сначала изображается одна пара зубчатых колес, затем кулачковая муф­та переключения в нейтральном положении, и, наконец, вторая па­ра зубчатых колес. В соосном редукторе вычерчивание можно начать с подшипникового узла, расположенного внутри корпуса. Затем проводят линии внутреннего контура корпуса редуктора.

Расстояние между зубчатыми колесами соседних ступеней в осе­вом направлении и между зубчатыми колесами и внутренними стенками корпуса выбирают из удобства монтажа и исключения возмож­ности контакта при работе подвижных деталей и неподвижных. Оно должно быть по возможности малым, для повышения жесткости и прочности валов, но достаточно большим, чтобы компенсировать погрешности изготовления и монтажа деталей, а также их возмож­ные смещения при работе, которые могут возникнуть вследствие осевой подвижности деталей в корпусе или упругой деформации эле­ментов конструкции. Известные рекомендации [3,7] на этот счет являются ориентировочными и допускают существенные отклонения как в меньшую, так и в большую сторону. Затем приступают к вычерчиванию деталей подшипниковых узлов. Подшипники располагают на расстоянии не менее 2...3 мм от внутренней стенки корпуса.

Длина подшипникового гнезда должна быть достаточной; для раз­мещения всех деталей подшипникового узла; для установки болтов, винтов или шпилек, стягивающих крышку с основанием корпуса редук­тора вблизи подшипников; для обеспечения удобства обработки плоскости прилегания крышки подшипника к корпусу редуктора. Эти за­дачи решаются неоднозначно для различных конструкций корпусов [5,7].

Частой ошибкой курсового проектирования является неправиль­ное определение на чертеже местоположения отверстий для установки резьбовых дета­лей и размеров фланцев деталей, в которых эти отверстия выполняются. Об­щие правила таковы: размеры опорной поверхности фланца должны обеспечивать плоский контакт по всей поверхности головки болта (винта), гайки или шайбы (не допускается выход указанных деталей за пределы фланца); расстояние от оси резьбового соединения до близлежащих деталей (стенок корпуса, соседних резьбовых соедине­ний и др.) должно быть достаточным для завинчивания с помощью выбранного типа ключа (обычного, торцевого, шестигранного и т.д.). На компоно­вочном чертеже детали резьбовых соединений не прорисовываются, поэтому ошибка в их позиционировании не очевидна и выявляется позднее, что приводит к необходимости пересчета части пояснитель­ной записки. Чтобы этого избежать, на миллиметровке следует изоб­разить (вид сверху) фрагменты компоновочного чертежа, содержащие резьбовые соединения.

Поверхности литых деталей, сопрягаемые с головкой болта, гайкой или шайбой обраба­тываются точением, фрезерованием или зенкерованием.

Диаметры болтов, соединяющих крышку с основанием корпуса редуктора, а также фундаментных болтов вычисляют по приближенным соот­ношениям, относящимся к редукторам общего назначения. Для редукто­ров специального назначения эти диаметры могут быть рассчитаны по условию не раскрытия стыка.

На эскизном чертеже показывают упрощенно все детали подшипни­ковых узлов, параллельно намечая контуры вала, местонахождение заплечиков которого при вычерчивании устанавливается в соответствии с принятой конструкцией (техни­ческим предложением) редуктора и фактическим положением сопрягаемых деталей. Заплечики хвостовиков быстроходного и тихоходного ва­лов необходимо вынести за пределы наиболее выступающей части под­шипникового узла на расстояние не менее 3...5 мм.

На компоновочном чертеже показывают точки приложения сил и реакций опор. Следует учитывать, что точки приложения радиальных реакций опор в радиально-упорных подшипниках смещены относительно их середины. Силу от муфты прикладывают в середине хвостовика.

Проверочные расчеты

Наличие компоновочного чертежа позволяет составить расчетные схемы валов, определить нагрузки на подшипники (реакции опор), по­строить эпюры изгибающих и крутящих моментов.

Валы рассчитывает на усталостную прочность по номинальным напряжениям, и на статическую прочность по пиковым напряжениям, возникающим вследствие перегрузок. Распространенным заблуждением среди студентов является утверждение, что опасное сечение вала определяется максимумом изгибающего момента. Это утверждение от­части справедливо для гладкого вала. У ступенчатого вала до завер­шения расчетов опасными считаются все участки, на которых изменя­ется его площадь поперечного сечения. Действительно опасным будет то сечение, для которого коэффициент запаса прочности получится минимальным. У валов редуктора в сумме более десятка опасных се­чений. В учебном проектировании по согласованию с консультантом выполняют расчет одного-двух сечений для каждого вала. Однако в пояснительной записке следует перечислить все опасные сечения.

Подшипники качения проверяют по долговечности. Расчетная дол­говечность подшипника должна быть не меньше долговечности редуктора. На практике возможна и меньшая долговечность при условиях установления срока замены подшипников в эксплуатации. В курсовом проекте выполнение указанного требования следует безусловно обеспечить изменением параметров или типоразмера подшипников. При определении эквивалентных нагрузок подшипников необходимо учиты­вать циклограмму нагружения редуктора, осевые силы от радиального нагружения в радиально-упорных подшипниках, способ фиксации опор, направление внешней осевой силы, вариант замыкания осевых сил в раздвоенных ступенях и на промежуточных валах (через вал или через детали, установленные на валу). Неправильная оценка перечисленных факторов является частой ошибкой курсового проектирования.

Для коробки скоростей и реверсивного редуктора выполняется проверочный расчет кулачковой муфты переключения на изгиб и смятие кулачков.

Для реверсивного редуктора размеры оси паразитной шестерни оп­ределяют из расчета на статическую прочность. Равнодействующую внешних сил, приложенных к оси, удобно найти графическим сложе­нием их векторов. Принятые размеры оси проверяют на жесткость. За­тем подбирают подшипники паразитной шестерни и оценивают их при­годность. В пояснительной записке следует привести эскиз узла па­разитной шестерни.