11. Конструкция колёс

В серийном производстве колёса диаметрами d_e2 ≤ 315 обычно изготавливают из штампованных заготовок, больших диаметров – бандажированными. Это облегчает размещение нужной ступицы и позволяет уменьшить расход легированной стали, так как центры изготавливают из обычных сталей.

Конические передачи устанавливают на быстроходных ступенях редукторов, колёса обрабатывают кругом.

Торец ступицы целесообразно выполнять заподлицо с торцом головки, служащим технологической базой для нарезки зубьев.

Вычислим основные размеры колёс:

1) Диаметр ступицы:

; (11.1)

Для колеса: D_ст= 1,5·280+10 = 430мм.

2) Толщина тела ступицы:

δ_ст=0,25d+5; (11.2)

Для колеса: δ_ст=0,25·280+5 = 75 мм.

3) Длина ступицы:

; (11.3)

Для колеса:

4) толщина обода

δ₀=2,5m_n+2; (11.4)

δ₀= 2,5·0,927+2 = 5 мм.

5) толщина диска

δ_д = ( δ ₀+ δ _ст) / 2; (11.5)

Для колеса: δ_д = (5+75)/2 = 40 мм.

Основные размеры колёс

Таблица 14

Наименование параметра	Обозначение	Колесо
Диаметр ступицы колеса	Dст, мм	430
Толщина тела ступицы	δ ст, мм	75
Длина ступицы	, мм	178
Толщина обода	δ 0, мм	5
Толщина диска	δ д, мм	7,5

Рис. 6. Коническое колесо

12. Конструкция валов

Валы редукторов должны удовлетворять условиям прочности, жёсткости и размещения подшипников. В большинстве случаев лимитирующим фактором является жёсткость вала.

Длина вала определяется шириной зубчатых колёс и размерами подшипника, поэтому возможности её уменьшения крайне ограничены. Таким образом, единственным размером, которым конструктор может управлять, является диаметр вала.

Переходные участки валов между смежными ступенями выполним галтелями (поверхность главного перехода от меньшего сечения к большему) для уменьшения концентрации напряжения в месте перехода. Основные размеры ступеней быстроходного и тихоходного валов были определены при предварительном расчёте, причём диаметры всех ступеней можно оставить неизменными. В уточнении нуждаются длины ступеней валов с учётом конструкции и размеров установленных на них деталей.

12.1 Быстроходный вал

Диаметр вала под подшипник d₁ = 80 мм.

Диаметр d₂ должен быть меньше диаметра d₁, чтобы обеспечить свободное прохождение подшипника к месту посадки: d₂ = d₁ - 2 = 80 - 2 = 78 мм. Принимаем d₂ = 78 мм.

Диаметр d₃ определяется по формуле:

d₃ = d₁ + 4 r = 80 + 4 • 3,7= 94,8 мм,

где r - ширина фаски внутреннего кольца подшипника. Принимаем

d₃ = 95 мм.

Диаметр d₄ назначается из условия свободного прохождения зубчатого колеса к месту посадки: d₄ = d₁ + 2 = 80 + 2 = 82 мм. Принимаем d₄ = 82 мм.

Диаметр буртика d₅, который необходим для осевой фиксации зубчатого колеса, определяется по формуле: d₅ = d₄ + 4r = 82 + 4 • 3,7 = 96,8 мм. Принимаем d₅ = 98 мм.

Размеры шпонок и шпоночных канавок назначаются по диаметру вала в месте посадки зубчатых колёс.

Длину шпонки назначают на 5-10 мм меньше длины ступицы из ряда стандартных значений.

Выбираем шпонку призматическую (по ГОСТ 23360 - 78) 22×14×160.

Выбранную шпонку проверяем на смятие:

σ_см = ≤ [σ_см];

где М - передаваемый момент, Н·мм; d — диаметр вала, мм; l_Р - расчётная длина шпонки, мм; h - высота шпонки, мм; h - глубина паза вала, мм; [σ _см] - допускаемое напряжение смятия, МПа.

При стальной ступице и спокойной нагрузке [σ_см] ⁼ 800 - 1200 МПа; при чугунной - вдвое меньше. В случае неравномерной или ударной нагрузки [σ_см] на 25 =40% ниже.

При скругленных торцах шпонки l _р = l - b, где l - длина шпонки, мм;

b - ширина шпонки, мм.

l_p = 160 – 22 = 138 мм

σ_см = = 8,1 МПа.

Условие прочности выполняется σ_см ≤ [σ_см].

Рис. 7. Конструкция быстроходного вала