Конструирование корпусных деталей редуктора

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"Кузбасский государственный технический университет"

Кафедра прикладной механики

КОНСТРУИРОВАНИЕ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ РЕДУКТОРА

Методические указания для проведения практического занятия,

курсового проектирования и самостоятельной работы

по дисциплине "Детали машин и основы конструирования"

для студентов специальностей 151002, 150402, 190601

всех форм обучения

Составитель В. Ю. Садовец

Утверждены на заседании кафедры

Протокол № 7 от 25.06.2009

Рекомендованы к печати

учебно-методической комиссией

специальности 190601

Протокол № 2 от 27.10.2009

Электронная копия находится

в библиотеке главного корпуса ГУ КузГТУ

Кемерово 2009

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Ознакомление с основными элементами корпусных деталей редуктора, порядком их расчета и конструирования.

2. НАЗНАЧЕНИЕ И МАТЕРИАЛЫ

Корпус редуктора предназначен для размещения и обеспечения заданного взаимного расположения деталей и узлов, восприятия действующих нагрузок, защиты деталей от загрязнения и внешних механических воздействий, организации системы смазки и охлаждения.

Корпуса редукторов по возможности очерчиваются плоскими поверхностями, все выступающие элементы (ребра жесткости, бобышки) устраняются с наружных поверхностей и вводятся внутрь корпуса, лапы под фундаментные болты вписываются в габариты корпуса, транспортировочные проушины отливаются заодно с корпусом. При такой конструкции корпуса характеризуются большей жесткостью, лучшими виброакустическими свойствами, повышенной прочностью, уменьшением коробления при старении, возможностью размещения большего объема масла, упрощением наружной очистки, удовлетворением современным требованиям технической эстетики.

Корпусные детали имеют сложную форму, поэтому в большинстве случаев их получают методом литья, а при единичном и мелкосерийном производстве - методом сварки.

Наиболее распространены отливки из серого чугуна марок СЧ12-28, СЧ15-32, СЧ18-36, что объясняется хорошими литейными свойствами чугуна, хорошей обрабатываемостью на металлорежущих станках, относительно низкой стоимостью, достаточно высокой износостойкостью.

Отливки из сталей марок 15Л, 25Л, 35Л, 40Л, 45Л применяют в тех случаях, когда прочность деталей из чугуна недостаточна. Литейные свойства стали значительно хуже литейных свойств чугуна, поэтому из стали выполняют отливки тяжелых, но простых по форме деталей, воспринимающих динамические нагрузки, при которых серые чугуны работают плохо.

Отливки из цветных металлов и сплавов бронзы и латуни, алюминиевых и магниевых сплавов, цинковых сплавов применяют в случаях предъявления к деталям специфических требований - например, ограничения массы.

3. ЭЛЕМЕНТЫ КОРПУСА РЕДУКТОРА

Основными элементами корпусных деталей редуктора являются (рис. 1):

стенки и ребра жесткости крышки и основания корпуса;

фланцы, отверстия и ниши для размещения крепежных и центрирующих деталей;

приливы подшипниковых гнезд;

опорные поверхности корпуса редуктора (ниши или лапы);

отверстия для регулирования зацепления, заливки, слива и контроля уровня масла, снижения избыточного давления;

проушины, крюки для транспортирования, отверстия под рым-болты;

ребра для охлаждения редуктора.

3.1 Стенки и ребра жесткости крышки и основания корпуса

При конструировании литых корпусных деталей стенки и ребра жесткости рекомендуется выполнять равной или близкой толщины. Толщина стенок определяется из условия необходимой прочности и жесткости корпуса, а также возможности заполнения литейной формы жидким металлом

мм (1)

где Т - вращающий момент на выходном (ведомом) валу, Нм.

Плоскости стенок, взаимно расположенные под углом, сопрягают дугами радиусами r и R (рис. 2):

мм (2)

мм (3)

Рисунок 1 - Конструктивные элементы корпуса редуктора

Рисунок 2 - Сопряжение стенок корпуса редуктора

Толщина наружных ребер жесткости

мм (4)

Толщина внутренних ребер жесткости из-за более медленного охлаждения

мм (5)

Высота ребер жесткости мм (6)

Ребра жесткости размещают между подшипниковыми гнездами и дном корпуса для повышения жесткости опорной поверхности (рис. 3), либо на любой свободной поверхности корпуса для увеличения площади охлаждения. Поперечное сечение ребер жесткости и сопряжения стенок выполняют с уклоном (рис. 4).

Рисунок 3 - Ребра жесткости

Рисунок 4 - Формовочные уклоны

Таблица 1

h, мм	a, мм	h, мм	a, мм
До 10	0,50	Св. 63 до 100	1,00
Св. 10 до 16	0,55	" 100 " 160	1,20
" 16 " 25	0,65	" 160 " 250	1,85
" 25 " 40	0,75	" 250 "400	2,30
" 40 " 63	0,85	" 400 " 630	3,65

Для установки и крепления на корпусной детали крышек, кронштейнов, фланцев и других деталей предусматриваются опорные платики, отделяющие обрабатываемые поверхности от необрабатываемых. Высота платиков

мм (7)

3.2 Фланцы, отверстия и ниши для размещения крепежных и центрирующих деталей

3.2.1 Конструирование фланцев

Для соединения крышки и основания корпуса по периметру плоскости разъема выполняется специальный фланец. Фланцы могут располагаться внутрь или наружу от стенки корпуса (рис.5). Несовпадение внешних контуров крышки и корпуса вследствие погрешности изготовления заготовок компенсируется напуском.

Размеры конструктивных элементов

мм (8)

мм (9)

мм (10)

Рисунок 5 - Фланец корпуса редуктора

На продольных сторонах крышки и основания корпуса фланцы могут быть расположены вовнутрь, наружу или комбинировано - внутрь для корпуса и наружу для крышки. Фланцы объединяют с приливами (бобышками) подшипниковых гнезд.

3.2.2 Крепление крышки и основания корпуса

Для соединения крышки и основания корпуса редуктора могут быть использованы болты с наружной шестигранной головкой (рис. 6) или винты с цилиндрической головкой с шестигранным углублением "под ключ" (рис.7).

Диаметр стяжных болтов

мм (11)

где Т - вращающий момент на выходном (ведомом) валу, Нм.

Ширину фланца выбирают исходя из условия свободного размещения головки болта (или гайки) и возможности поворота ее гаечным ключом на угол не менее 60.

мм (12)

мм (13)

Высота фланца

мм (14)

Для болтового соединения

мм (15)



Рисунок 6 - Крепление крышки и основания корпуса болтами с наружной шестигранной головкой

Размеры болтов с шестигранной головкой и гаек шестигранных приведены в прил. А. Размеры винтов с цилиндрической головкой и шестигранным углублением "под ключ", а также шайб пружинных в прил. Б; размеры конструктивных элементов для размещения болтов и винтов - в прил. В.

Рисунок 7 - Крепление винтами с цилиндрической головкой и шестигранным углублением "под ключ"

Для крышек и корпусов с внутренним фланцем требуется наличие резьбовых отверстий и ниш для размещения крепежных деталей (рис. 8). Приливы подшипниковых гнезд в этом случае расположены в корпусе, сам корпус имеет больший объем внутри редуктора, большую жесткость, большую эстетичность, но и большую массу.

Рисунок 8 Крепление крышки и корпуса в нишах

При проектировании отверстий под болты (винты) крепления крышки к корпусу необходимо руководствоваться рекомендациями:

отверстия необходимо располагать преимущественно по продольным сторонам;

у приливов подшипниковых гнезд отверстия под болты необходимо максимально приближать к отверстию под подшипник для увеличения жесткости соединения (рис. 9);

болт, расположенный между отверстиями под подшипники необходимо размещать посередине между этими отверстиями;

минимальное расстояние между стенками близко расположенных отверстий должно составлять не менее д;

расстояние между осями ближайших стяжных болтов

 мм (16)

высота приливов под стяжные болты l определяется графически исходя из условия размещения головки болта на плоской опорной поверхности.

Рисунок 9 - Расположение стяжных и фланцевых болтов

3.2.3 Фиксирование крышки и основания корпуса

При сборке редуктора во время затяжки соединительных болтов возможны взаимные перемещения крышки и основания корпуса, что приводит к деформации наружных колец подшипников, перекосу крышек подшипников, смещению осей отверстий в крышке и основании. Точное фиксирование положения крышки относительно основания обеспечивается штифтами (рис.10), располагаемыми на возможно большем расстоянии друг от друга.

Диаметр штифтов

мм (17)

Кроме фиксирования штифты предохраняют крышку и корпус от сдвига при растачивании приливов подшипниковых гнезд.

Размеры цилиндрических конических штифтов приведены в прил. Г.

Рисунок 10 - Фиксирование крышки и основания корпуса

3.3 Приливы подшипниковых гнезд

Гнезда подшипников располагаются по плоскости разъема для облегчения сборки редуктора (рис. 11).

Рисунок 11 - Приливы подшипниковых гнезд

Диаметры приливов подшипниковых гнезд

а) для закладных крышек подшипников

 мм (18)

б) для привертных крышек подшипников

мм (19)

где D_ф - диаметр фланца крышки подшипника, мм.

Крепежные резьбовые отверстия для привертных крышек сверлятся на станках при раздельной механической обработке корпуса и крышки редуктора.

Длина приливов подшипниковых гнезд l_пр определяется конструктивно по размерам подшипника, крышки подшипника, требуемых зазоров и др.

Поверхности сопряжения крышки и корпуса шабрятся и шлифуются для плотного их прилегания. При сборке эти поверхности покрываются тонким слоем герметика для лучшего уплотнения. Прокладки в плоскость разъема не ставятся из-за вызываемых ими искажения формы посадочных отверстий под подшипники и смещения осей отверстий с плоскости разъема.

Для удобства обработки наружные торцевые поверхности приливов всех подшипниковых гнезд, расположенных на одной стенке корпуса, необходимо совмещать в одну плоскость.

3.4 Опорные поверхности корпуса редуктора

Опорную поверхность корпуса редуктора следует выполнять в виде нескольких платиков, расположенных в местах установки крепежных деталей.

Диаметр фундаментных болтов

 мм (20)

Число винтов принимается в зависимости от межосевого расстояния тихоходной ступени редуктора:

а) при а_w ? 315 мм - ;

б) при а_w ? 315 мм - .

Места крепления корпуса к плите или раме располагаются на возможно большем расстоянии друг от друга и оформляются в виде ниш, расположенных по углам корпуса, а при необходимости и на боковых сторонах (рис. 12).

Рисунок 12 - Ниши для расположения фундаментных болтов

Высота ниши при креплении болтами

мм (21)

Высота ниши при креплении шпильками

мм (22)

Глубина ниши

мм (23)

Длина опорной поверхности

мм (24)

Высота опорной поверхности

мм (25)

Расстояние до оси

мм (26)

Диаметры отверстий и размеры цековок приведены в прил. В.

Фундаментные болты также можно располагать на высоких приливах - лапах (рис. 13).



Рисунок 13 - Лапы для расположения фундаментных болтов

Для болтов с шестигранной головкой и шпилек

мм (27)

мм (28)

Для винтов с цилиндрической головкой и шестигранным углублением "под ключ"

мм (29)

мм (30)

3.5 Отверстия для осмотра, регулирования зацепления, заливки, слива масла, снижения избыточного давления

3.5.1 Отверстие под крышку смотрового люка

Контроль правильности зацепления, заливка масла и внешний осмотр деталей осуществляются через люк, предусматриваемый в крышке корпуса редуктора (рис. 14). Люк проектируется как можно больших размеров прямоугольной, круглой или квадратной формы и закрывается крышками, изготовленными из стального листа, литыми из чугуна, алюминиевого сплава или прессованными из пластмассы.

Диаметр винтов d_в, крепящих крышку люка к крышке корпуса принимают равным толщине стенки корпуса. Отверстия для крепления крышки люка к крышке корпуса располагают на расстоянии (12…15)d_в.

корпус редуктор крюк подшипниковый гнездо

Рисунок 14 - Отверстие смотрового люка

3.5.2 Маслосливные отверстия

Слив отработанного масла осуществляется через специальное отверстие в корпусе, закрываемое пробкой (рис. 15).

Рисунок 15 - Отверстия для слива масла

Маслосливные отверстия, а также отверстия и поверхности под маслоуказатели, следует располагать на одной поверхности из учета свободного доступа к ним. Эти конструктивные элементы нельзя располагать со стороны выходных концов валов. Дно корпуса, особенно при больших габаритах, выполняется с уклоном 0,5…1,0 в сторону маслосливного отверстия. У самого отверстия целесообразно делать местное углубление, а прилив выполнять с так называемой "бородой" для предотвращения растекания масла по наружной поверхности дна корпуса.

3.5.3. Отверстия для снижения избыточного давления

Для циркуляции воздуха внутри редуктора необходимо предусматривать специальные отверстия-отдушины, которые могут располагаться как в крышке смотрового люка, так и непосредственно в крышке корпуса (рис. 1).

3.6 Проушины и крюки для транспортирования, отверстия под рым-болты

Для подъема и транспортирования крышки корпуса и редуктора в сборе применяются проушины или крючья, отлитые заодно с крышкой (рис. 16) или основанием корпуса (рис. 17).

Рисунок 16 Транспортировочные проушины

Диаметр транспортировочного отверстия мм (31)

Радиус транспортировочной проушины мм (32)

Толщина транспортировочной проушины мм (33)

Для транспортировочной проушины квадратного сечения

 мм (34)

мм (35)

Рисунок 17 - Транспортировочные проушины

В случае применения грузовых болтов (рым-болтов) для транспортирования редуктора в крышке корпуса необходимо предусматривать приливы с резьбовыми отверстиями (рис.18).

Рисунок 18 - Приливы и отверстия под рым-болты

Основные размеры рым-болтов приведены в прил. Д.

В целом конструкция корпуса редуктора зависит от типа расположенных в нем передач, числа ступеней, взаимного расположения осей передач, требуемых зазоров, наличия смазочных и охлаждающих систем и т. д.

Корпуса цилиндрических соосных редукторов (рис. 19) отличает наличие прилива и дополнительных стенок, расположенных внутри корпуса и предназначенных для размещения опор соосных валов.

Корпуса двухпоточных соосных редукторов (рис. 20) симметричны относительно плоскости, в которой расположены оси ведущего и ведомого валов.

Отличительной особенностью корпусов коническо-цилиндрических редукторов (рис. 21) является прилив, в котором размещаются комплект вала конической шестерни со стаканом, подшипниками и крышкой.

Корпуса трехпоточных редукторов (рис. 22) для удобства сборки выполняются составными из непосредственно корпуса и двух боковых корпусных крышек.

Примеры конструкций корпусов червячных редукторов с верхним и нижним расположением червяка приведены на рис. 23 и рис. 24.

Рисунок 19 - Корпус цилиндрического соосного редуктора



Рисунок 20 - Корпус двухпоточного соосного редуктора

Рисунок 21 - Корпус коническо-цилиндрического редуктора



Рисунок 22 - Корпус трехпоточного редуктора

Рисунок 23 - Корпус червячного редуктора



Рисунок 24 - Корпус червячного редуктора

Список рекомендуемой литературы

Иванов, М. Н. Детали машин: Учебник для машиностроительных специальностей вузов М. Н. Иванов, В. А. Финогенов - 7-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 2002. - 408 с.: ил.

Дунаев П. Ф. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для техн. спец. вузов / П. Ф. Дунаев, О. П. Леликов 7-е изд., испр. М.: Высш. шк., 2001. 447 с.: ил.

Решетов, Д. Н. Детали машин : учеб. для студентов машиностроит. и механ. специальностей вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М. : Машиностроение, 1989. 496 с. : ил.

Цехнович Л. И. Атлас конструкций редукторов / Л. И. Цехнович, И. П. Петриченко. Киев: Вища шк., 1990. 150 с.

Крайнев, В. А. Детали машин : словарь-справочник. - М. : Машиностроение, 1992. - 480 с.

Приложение А (справочное)

Болты с шестигранной уменьшенной головкой класса точности В (ГОСТ 779670), мм

d	S	D	H	l	l0
8	12	13,1	5	8100	l0=l при l?25 l0=22 при l?30
10	14	15,3	6	10200	l0=l при l?30 l0=26 при l?35
12	17	18,7	7	14260	l0=l при l?30 l0=30 при l?35
16	22	23,9	9	20300	l0=l при l?30 l0=30 при l?30
20	27	29,6	11	25300	l0=l при l?40 l0=38 при l?45
24	32	35,0	13	35300	l0=l при l?50 l0=46 при l?55

Гайки шестигранные с уменьшенным размером "под ключ" класса точности В (ГОСТ 1552170), мм

d	S	D	H
8	12	13,1	6,5
10	14	15,3	8
12	17	18,7	10
16	22	23,9	13
20	27	29,6	16
24	32	35,0	19

Приложение Б (справочное)

Винты с цилиндрической головкой и шестигранным углублением "под ключ" (ГОСТ 1173884), мм

d	D	H	l	l0
6	10	6	1060	l0=l при l?20 l0=24 при l?25
8	13	8	1280	l0=l при l?25 l0=28 при l?30
10	16	10	14100	l0=l при l?30 l0=32 при l?35
12	18	12	20130	l0=l при l?30 l0=36 при l?40
16	24	16	25160	l0=l при l?40 l0=40 при l?45
20	30	20	30220	l0=l при l?50 l0=52 при l?55

Шайбы пружинные (ГОСТ 640270), мм

Номинальный диаметр резьбы болта, винта, шпильки	d	S=b
6	6,1	1,4
8	8,2	2,0
10	10,2	2,5
12	12,2	3,0
16	16,3	3,5
20	20,5	4,5
24	24,5	5,5

Приложение В

Размеры элементов для размещения болтов, мм

Параметр	Номинальный диаметр резьбы болта, винта, шпильки
	6	8	10	12	14	16	18	20	22	24
Диаметр отверстия под стяжной болт	6,6	9	11	14	16	18	20	22	24	26
Диаметр отверстия под фундаментный болт	7	10	12	15	17	19	21	24	26	28
Диаметр цековки	14	18	20	24	26	30	32	36	40	42
Глубина цековки	0,5…1

Приложение Г (справочное)

Штифты цилиндрические (ГОСТ 312870), мм

d	с	l
6	1,2	12120
8	1,6	16160
10	2	20160
12	2,5	25160
16	3	30280

Штифты конические (ГОСТ 312970), мм

d	l
6	20110
8	25140
10	30180
12	36220

Приложение Д (справочное)

Винты грузовые "рым-болты" (ГОСТ 475167), мм

d	d1	d2	h
8	36	20	18
10	45	25	22
12	54	30	26
16	63	35	30

Размещено на Allbest.ru