Df1, d1, da1, b1- размеры шестерни (пункт 2).

Для тихоходного вала (рисунок 8):

d_y2=d_П2=50 мм - диаметр вала под уплотнение и подшипник. Необходимо учитывать, что значение посадочного диаметра подшипника для данного диапазона кратно пяти (1, с. 67, таблица Б.5). Также значение высоты t, мм, перехода диаметра вала по отношению к предыдущему диаметру должно быть больше или равно величине размера фаски f, мм, (таблица 14 [1]);

d_к = 55 мм - диаметр под зубчатое колесо. Необходимо обеспечить, чтобы величина диаметра d_к была больше или равна величине размера, рассчитанного по формуле d_П2+2·t =50+2·2,5=55 мм. Высота перехода диаметра t, мм, приведена в таблице 10. В этом случае высота перехода t должна быть больше или равна величине радиуса закругления подшипника r, мм, (таблица 14[1]), что обеспечивает надежное осевое размещение подшипника на валу;

d_б2 = 60 мм - диаметр буртика для упора колеса. С другой стороны колеса для его надежного осевого крепления на валу при сборке устанавливается распорная втулка. Необходимо, чтобы высота перехода диаметра t была больше или равна размеру фаски f (таблица 14[1]).

Длины участков валов определяются после эскизной компоновки редуктора на миллиметровой бумаге непосредственным измерением линейкой или расчетом размерных цепей.

7 Эскизная компоновка редуктора

7.1 Конструирование валов

Шестерня может быть выполнена с валом как одна деталь (вал - шестерня), если выполняется следующее условие

d_f1 1.6• d_б1, (46)

где d_f1- диаметр окружности впадин шестерни. Расчет этого размера проводился в пункте 4

d_б1 -диаметр буртика. Рассчитан в пункте 4.

Для рассматриваемого примера 1,6•d_б1= 1,6•40 = 64 мм. d_f1=48,7мм. Условие выполняется 48,7≤64, следовательно, быстроходный вал изготавливается, как вал - шестерня.

В зависимости от соотношения размеров d_f1, d_б1 возможны четыре варианта изготовления вала - шестерни, доказанные на рисунке 8. Величина выхода фрезы L_ф зависит от модуля зацепления m=2,5 и внешнего диаметра фрезы D_ф=80 мм (таблица 15[1]) и определяется графически.

Переход между двумя смежными ступенями вала разных диаметров в одноступенчатых редукторах чаще всего выполняется в виде канавки, размеры которой в зависимости от диаметра вала приведены в таблице 12[1].

Рисунок 9-Конструкция вала – шестерни

Размеры канавок для быстроходного вала:

-ширина канавки в=3 мм

-высота канавки h=0,25 мм

-радиус перехода r=1 мм

Размеры канавок для тихоходного вала:

-ширина канавки в=3 мм

-высота канавки h=0,25 мм

-радиус перехода r=1 мм

Рисунок 10 - Канавки

Длины выходных участков валов выбираются на 1,0..,. 1,2 мм короче длины ступицы насаживаемой детали.

7.2 Предварительный выбор подшипников

В редукторах применяют в основном подшипники качения. Выбор типа подшипника зависит от нагрузок, действующих на вал. Если действуют только радиальные силы, то применяются радиальные шарикоподшипники (1, с. 67, таблица Б.5). Выбор его типоразмера зависит от диаметра вала под подшипник. Посадочный диаметр подшипника для быстроходного вала d=d_П1=40, для тихоходного вала d=d_П2=50.

Выбираем подшипники средней серии для быстроходного вала, а для тихоходного – тоже средней серии (для данного варианта) , т.к. если

выбрать легкую серию, то долговечность подшипников будет меньше допускаемой.

Таблица 4 – Выбор радиальных шарикоподшипников

Наименование вала	Обозначение подшипника	Размеры, мм				Грузоподъемность, кН
		d	D	В	r	С	C0
Быстроходный	308	40	90	23	2,5	41,0	22,4
Тихоходный	310	50	100	27	3	61,8	36,0

Диаметр окружности, проходящей через центр тел качения D_PW, мм, определяется по формуле

D_PW=0,5(D+d). (47)

D_PW=0,5(90+40)=65 мм,

D_PW=0,5(100+50)=75мм.

Рисунок 11- Соотношение размеров подшипника

7.3 Выбор способа смазки передачи и подшипников

Зубчатая цилиндрическая передача в горизонтальном редукторе смазывается жидким маслом методом окунания колеса в масляную ванну, роль которой играет корпус редуктора. Так как для нашего случая величина окружной скорости в зацеплении зубчатых колес V больше 2,5 м/с ( V=4,06м/с), то подшипники смазываются масляным туманом от разбрызгивания этого же масла.

7.4 Выбор крышек подшипниковых узлов и уплотнений

Для герметизации подшипниковых узлов редуктора и осевой фиксации подшипников применяются крышки. Они изготавливаются, как правило, из чугуна СЧ 15 двух видов - торцовые (1,с.68-69,таблицы Б.6 и Б.7) и врезные(1, с.70,таблица Б. 8). Те и другие изготавливаются в двух исполнениях - глухие и с отверстием для выходного конца вала. Размеры крышек определяют в зависимости от диаметра наружного кольца подшипника D.

Рисунок 12-Подшипниковый узел

Крышки торцовые глухие (таблица Б.6[1])

Для быстроходного вала :

D = 90 мм, D₁ = 110 мм , D₂ = 130 мм, D₃ = 80 мм , H = 12 мм, b = 4 мм,

под болты: d = 9 мм, d₁ = 15 мм, n = 6

Для тихоходного вала:

D = 100 мм, D₁ = 120 мм , D₂ = 145 мм, D₃ = 90 мм , H = 15 мм, b = 5 мм,

под болты: d = 11 мм, d₁ = 18 мм, n = 6

Рисунок 13 – Крышка глухая торцовая

Крышки торцовые с отверстием для манжетного уплотнения

(ГОСТ 18512 – 73 таблица Б.7[1])

Для быстроходного вала:

D = 90 мм, D₁ = 110 мм, D₂ = 130 мм, D₃ = 80 мм, D₄ = 92 мм, H = 20 мм,

h = 6 мм, h₁ = 12 мм, В = 15 мм, b = 4 мм, b₁ = 11 мм, L = 3 мм, h₂ = - 3.

под болты: d = 9 мм, d₁ = 15 мм, n = 6.

Для тихоходного вала:

D = 100 мм, D₁ = 120 мм, D₂ = 145 мм, D₃ = 90 мм, D₄ = 100 мм, H = 23 мм,

h = 8 мм, h₁ = 15 мм, В = 18 мм, b = 5 мм, b₁ = 11 мм, L = 3 мм, h₂ = 3 .

под болты: d = 11 мм, d₁ = 18 мм, n = 6.

Рисунок 14 – Крышка торцовая с отверстием

Для предотвращения вытекания смазочного материала из подшипниковых узлов, а также зашиты их от попадания пыли, грязи и влаги, в крышках с отверстием для выходного конца вала размешается уплотнение. Наиболее широко применяются резиновые армированные манжеты (1,с.71,таблица Б. 9), размеры которых выбираются по диаметру вала под уплотнение d = d_y1 или d_y2. Манжета может иметь пыльник.

Во время работы привода происходит нагрев деталей и масла, что приводит к линейному удлинению валов редуктора. Для компенсации этого расширения предусматривают осевой зазор в подшипниковых узлах a =0,2...0,5мм, который на чертежах общего вида не показывается. При применении торцовых крышек регулировка осевого зазора производится с помощью набора металлических прокладок, который устанавливается под фланец крышки. При применении врезных крышек регулировка осевого зазора производится с помощью компенсирующих колец, которые устанавливаются между торцами наружных колец подшипников и крышек.

Торцовые крышки подшипниковых узлов крепятся к корпусу редуктора с помощью потайных винтов (1,с.72,таблица Б. 10), а для того, чтобы не было их самоотвинчивания при вибрации, под головки винтов могут подкладываться пружинные шайбы (1,с.72,таблица Б.11).

7.5 Графическая часть эскизной компоновки редуктора

Выполнение эскизной компоновки проводится несколькими этапами

На первом этапе откладывается межосевое расстояние а и вычерчивается зубчатая цилиндрическая передача, размеры которой получены в пункте 2.

На втором этапе прочерчивается граница внутренней стенки редуктора на расстоянии X = 8...12 мм от элементов зубчатой цилиндрической передачи. Со стороны шестерни предварительное значение размера f, мм, определяется по формуле

f = D/2 + X, (48)

где D - диаметр наружного кольца подшипника быстроходного вала, мм.

f=90/2+10=55 мм,

На третьем этапе вычерчиваются ступени валов на соответствующих осях по диаметральным размерам, полученным в проектном расчете валов. Длины участков валов L₁, L₂, L₃, L₄, L₅, L₆ , L₇, L₈ , мм, получаются из следующих рассуждений:

L₁ - длина участка вала под шкив, который равен

L₁ =1,5d_B1, (49)

где d_B1 - диаметр выходного участка вала, мм;

L₁=1,5•34=51 мм

Так как ступица шкива больше чем длина участка вала то принимаем его конструктивно.

L₂, L₆ - длины участков валов под крышку с уплотнением и подшипник, которые рассчитываются по зависимости

L₂₍₆₎=B+H+5мм, (50)

где В -ширина соответствующего подшипника, мм;

Н- ширина соответствующей крышки, мм;

L₂=23+20+5=48мм, L₆=27+20+5=52мм L₄ , L₇ - длины участков валов, находящихся внутри корпуса редуктора. Они определяются по зависимости

L₃ =L₇ = b₁ +2X, (51)

где b1,- ширина шестерни, мм;

L₃ =L₇ =71+2•10=91 мм,

L₄, L₈ - длины участков валов под подшипник, которые определяются по формуле

L₄₍₈₎=В, (52)

где В - ширина соответствующего подшипника, мм

L₄=23, L₈=27

Если в конструкции редуктора применяются мазеудерживающие кольца, то в размеры L₂, L₄, L₆ , L₈ , определяемые по формулам (50) и (52), добавляется ширина мазеудерживающего кольца.

На четвертом этапе дорисовываются подшипники по своим габаритным размерам и определяются для валов размеры a_i, b_i , мм, которые являются плечами приложенных к валу сил. Определение этих размеров позволяет провести проверочный расчет валов на прочность и расчет подшипников на долговечность.

Рисунок 15 – Последовательность эскизной компоновки редуктора