Гладкие валы

 

Гладкие валы для облегчения сборки делают ступенчатыми. На одну шейку следует устанавливать не больше двух шестерён (рис.5.5,а).

В ряде случаев перепад диаметров соседних шеек должен быть достаточным для возможности разборки без извлечения шпонок (на рис.5.5, а), перепад диаметров шеек можно было бы сделать меньшим, так как шпонка меньшей шейки проходила бы через паз большей шестерни.

Сечение шпонок надо брать одинаковым для всех шеек, выбирая его по шейке наименьшего диаметра. Если диаметр вала конструктивно увеличен (гильзы, шпиндели и т.п.), то следует назначать меньшие сечения шпонок против рекомендаций ГОСТа 23360-78 (шпонка,

расположенная на большем диаметре, испытывает меньшие напряжения).

В станкостроении принята увеличенная глубина врезки шпонок в вал (исполнение II по ГОСТ 23360-78). Это увеличивает прочность заделки и позволяет уменьшить перепад ступеней вала.

Следует избегать установки двух шпонок на шейку, так как без специальной пригонки работать будет одна шпонка.

Рекомендуемые посадки зубчатых колёс на гладкие и шлицевые валы приведены в приложении.

Уточнённый расчет валов производить в соответствии с методическими указаниями по дисциплине “Сопротивление материалов”.

 

5.3. ОПОРЫ ВАЛОВ

 

Для опор валов коробок скоростей желательно применять наиболее дешёвые шариковые радиальные подшипники лёгкой и средней серии. При больших нагрузках, особенно осевых, превышающих радиальные, обычно ставят роликовые конические подшипники. Не следует без необходимости применять радиально-упорные шарикоподшипники, которые требуют повышенной точности изготовления деталей узла и монтажа.

Осевая фиксация опор наиболее проста при применении фланцев или крышек для наружных стенок и уступов отверстий во внутренних стенках (рис.5.5, а).

Если желательно иметь сквозную расточку, то целесообразно использовать подшипник серии 5000 со стопорной шайбой (вид б) или конический роликоподшипник с буртом на наружном кольце серии 6700. Можно также в отверстие запрессовать упорную втулку. Но это увеличивает длину отверстия и требует доступа для обработки отверстий под стопорные штифты или винты.

Перепад диаметров отверстий для упрощения расточки желательно обеспечивать подбором размеров и серии подшипников (вид а). Не следует без необходимости применять стаканы, которые сами дороги и трудоёмки в изготовлении.

Осевой зазор в опорах можно регулировать калиброванными стальными прокладками (вид а) или кольцами (вид б), что технологичнее. Если допуски на длины деталей могут обеспечить осевой зазор радиальных подшипников в пределах 0.1 – 0.5 мм, то прокладки не ставят. Зазор в конических подшипниках можно также устанавливать прокладками или кольцами, но удобнее применять регулировочные винты (вид в).

При использовании конических подшипников необходимо обеспечивать место для выступающих сепараторов и учитывать, что подшипник обладает “насосным” действием. На рис.5.5, в подшипник отсасывает масло от фланца. При обратной установке подшипника под фланцем появится избыточное давление, что требует хорошего уплотнения и отвода жидкого масла. Иначе подшипник на высоких оборотах будет залит маслом и быстро выйдет из строя. При вертикальных валах необходим отвод масла от подшипников любых типов.

Для двухсторонней осевой фиксации вала в одной опоре используют стопорные кольца (вид г). Опоры в наружных стенках при этом закрывают крышками или пробками с резьбовыми отверстиями для демонтажа (вид г). Стопорные кольца можно устанавливать и во внутренних стенках, но растачивать в них канавки труднее.

Более технологично применение подшипников со стопорной шайбой (виды д, е, ж). При фиксации подшипников по типу г) и д) неизбежен осевой люфт. Если он недопустим, то крышку упирают в торец подшипника (вид е). При необходимости в точном центрировании фланца, например, с уплотнением, его устанавливают на бурт подшипника (вид д). Расточку под стопорную шайбу технологичнее делать на фланце, чем в корпусе. Но в последнем случае упрощается изготовление общей крышки (вид ж).

Упорный подшипник нельзя одновременно устанавливать на вал и в корпус (вид а), так как он будет испытывать радиальную нагрузку. У стандартных подшипников точным делают только внутренний диаметр кольца. Высота упорных буртиков должна быть не меньше половины ширины кольца (вид и).

 

5.4. КОНСТРУИРОВАНИЕ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ

 

Материалы, литейные требования и размеры элементов отливок

 

В проектах по металлорежущим станкам разрабатываются корпуса коробок скоростей, шпиндельных бабок и головок, механизмов переключения и т.д.

Корпусные детали серийно выпускающихся станков обычно получают отливкой из серого чугуна. При их проектировании необходимо учитывать функциональные требования, литейную и механическую технологию.

Расчёт деталей типа коробок производят на жесткость и температурные деформации, влияющие на точность обработки станка. Эти расчёты не предусмотрены в курсовом проекте и здесь не рассматриваются.

Корпуса коробок отливают обычно из чугуна марки СЧ15, а детали с направляющими (например, стойки фрезерных станков) – из чугуна СЧ20 и модифицированных чугунов марок СЧ30 или СЧ35. Толщину стенок отливки можно назначать по табл.5.4.

Отливкам следует придавать простую форму с контурами, очерченными прямыми и окружностями. Нужно учитывать также, что современные станки имеют прямоугольные очертания.

Модели и стержни должны легко извлекаться из форм и стержневых ящиков. Для этого на модели не должно быть подрезок – выступов и впадин, расположенных перпендикулярно или наклонно к направлению извлечения. Поверхностям, перпендикулярным к плоскости разъёма, придают формовочные (литейные) уклоны. Подрезки иногда могут быть неявными. Например, на крышке (рис.5.6,а) разница радиусов r₂ и r₁ назначена меньше припуска на обработку, что привело к подрезке (зачернённый участок).

Таблица 5.4