Определение формы и размеров конструктивных элементов зубчатых колес в зависимости от их конструктивного исполнения
а) б)
Рис. 15. Конфигурация конических зубчатых колес малого диаметра
Конструктивные формы конических зубчатых колес с внешним диаметром вершин зубьев dae < 120 мм показаны на рис. 15. При угле делительного конуса δ ≤ 30˚ колеса выполняют по рис. 15, а, а при угле δ ≥ 45˚ - по рис.15, б. Если угол делительного конуса находится в интервале 30˚ < δ < 45˚, то допускаются обе формы конических колес. Диаметр ступицы назначают в зависимости от материала: для стали dст = (1,5…1,55)d, для чугуна dст = (1,55…1,6)d, меньшие значения для шлицевого соединения зубчатого колеса с валом, большие – для шпоночного и соединения с натягом. Длину посадочного отверстия (ступицы) рекомендуют принимать lст = (1,2…1,4)d. Ширину S принимают S = 2,5mte + 2 мм (рис. 15). Радиусы закруглений R1 ≥ 1 мм.
Рис. 16. Схема для обоснования конструкции конической шестерни
Если при расчете шпоночного или шлицевого соединения установлено, что толщина s шестерни между впадиной зуба и пазом для шпонки (шлица) s < 1,6mte (рис. 16),то шестерню выполняют за одно целое с валом (вал-шестерня), как это показано на рис. 17.
Рис. 17. Конический вал-шестерня
На рис.18 показаны формы конических зубчатых колес при внешнем диаметре вершин зубьев dae > 120 мм.
а) б)
Рис. 18. Конфигурация конических зубчатых колес диаметра dae > 120 мм
Тонкими линиями показана заготовка, получаемая ковкой в двусторонних штампах
По рис. 18, а конструируют колеса при единичном и мелкосерийном производстве. Колеса меньших диаметров изготавливают из прутка, больших – свободной ковкой с последующей обработкой.
По рис. 18, б конструируют конические колеса при крупносерийном производстве. Толщина диска С ≈ 0,5(S + Sст), где толщина ступицы Sст = 0,5(dст - d). Ширина S = 2,5mte + 2 мм. Торец зубчатого венца шириной b1 ≈ S используют для установки заготовки при нарезании зубьев. Выточки глубиной 1…2 мм выполняют для уменьшения объема точной механической обработки.
Радиусы закруглений R1 ≥ 1 мм, R ≥ 6 мм, уклоны γ ≥ 7˚.
При внешнем диаметре dae > 180 мм колеса иногда выполняют составными с целью экономии дорогостоящих сталей (рис. 19): ступица и диск – из стали 45, венец – из легированной стали. В зависимости от размеров колеса зубчатый венец можно крепить к диску болтами, установленными без зазора – «под развертку» (рис. 19, а) или к фланцу вала заклепками (рис.19, б). Зубчатый венец располагают так, чтобы осевая сила, действующая в зацеплении, была направлена на опорный фланец. Центрирование зубчатого венца чаще всего производят по диаметру D (рис. 19), обеспечивая этим высокую точность центрирования. Центрирование по диаметру D0 позволяет достичь более высокой жесткости стыка, но точность центрирования при этом будет ниже.
а) б)
Рис. 19. Составные конические зубчатые колеса
Глава 3
Пример проектировочного расчета зубчатой конической прямозубой передачи
Исходные данные:
Рассчитать зубчатую коническую прямозубую передачу одноступенчатого редуктора.
Вращающий момент на выходе Т2 = 900 Н·м.
Передаточное отношение u = 3.
Частота вращения входного вала n1 = 210 мин-1.
Частота вращения выходного вала n2 = 70 мин-1.
Передача нереверсивная.
Шестерня расположена консольно относительно подшипниковых опор.
Срок службы передачи Lh = 10000 часов в тяжелом режиме нагружения.