Конструирование сварных и литых корпусов редукторов и крышек.

Корпус предназначен для размещения в нем деталей узла, для обеспечения смазки передач и подшипников, а также для предохранения деталей от загрязнения и для восприятия усилий, возникающих при работе. Он должен быть достаточно прочным и жестким, так как при деформациях корпуса возможен перекос валов, который приводит к неравномерности распределения нагрузки по длине зубьев зубчатых колес.

Все корпуса состоят из стенок, бобышек и фланцев, представляющих собой единое целое и для повышения жесткости усиленных ребрами. Корпусные детали в серийном производстве изготовляют литьем из чугуна марки не ниже СЧ15, в ответственных или тяжелонагруженных редукторах — из стального литья марки 25Л, для уменьшения массы корпусов применяют легкие сплавы (алюминиевые, магниевые). При индивидуальном изготовлении корпуса могут выполняться сварными. Сварные корпуса изготовляют из листовой, полосовой стали Ст2, СтЗ, а подшипниковые гнезда — из толстостенных труб или сплошного круглого проката.

Размеры корпусов зависят от числа и габаритов размещенных в них деталей, относительного их расположения и величины зазоров между ними. Ориентировочно размеры корпуса определяют при составлении компоновочной схемы редуктора.

Для удобства монтажа деталей корпус обычно делают разъемным. В горизонтальных редукторах плоскость разъема проходит по осям валов (рис. 1). В вертикальных цилиндрических одноступенчатых редукторах обычно делают разъемы по двум горизонтальным плоскостям, проходящим через оси валов, а в двухступенчатых даже по трем. Нижнюю часть корпуса с одной плоскостью разъема называют основанием или корпусом, а верхнюю крышкой корпуса. В коробках передач, в отдельных конструкциях червячных редукторов (рис. 2), легких зубчатых редукторах и в мотор-редукторах применяют цельные корпуса со съемными крышками.

В машиностроении литые корпуса изготовляют двух типов: традиционные — с приливами снаружи и гладкие — с приливами внутри. Рассмотрим конструктивные элементы традиционных корпусов. На рис. 1 показаны литые основания и крышка корпуса традиционного одноступенчатого цилиндрического редуктора. Корпуса других редукторов конструируют по тем же принципам.

Ориентировочные размеры основных элементов традиционных литых корпусов приведены в табл. 1 (отчасти ею можно пользоваться также при конструировании сварных корпусов)


Таблица 1. Размеры основных элементов традиционных корпусов из чугуна
Параметры Ориентировочные соотношения размеров
Толщина стенки корпуса и крышки редуктора, мм: Во всех случаях δ ≥ 6 мм и δ 1≥ 6 мм
одноступенчатого цилиндрического δ = 0,025aw + 1; δ 1 = 0,02aw + 1
конического δ = 0,05Re + 1; δ 1 = 0,04Re + 1
червячного δ = 0,04aw + 2; δ 1 = 0,032aw + 2
двухступенчатого δ = 0,025awt + 3; δ 1 = 0,02awt + 3
Толщина верхнего пояса (фланца) корпуса, мм b = 1,5δ
Толщина пояса (фланца) крышки корпуса, мм b1= 1,5δ 1
Толщина нижнего пояса (фланца) корпуса, мм  
без бобышки p = 2,35δ
при наличии бобышки p1= 1,5δ ; p2= (2,25...2,75)δ;
Толщина ребер крышки, мм m = (0,85...1)δ ; m1= (0,85...1)δ 1
Диаметр фундаментальных болтов, мм d1= (0,03...0,036)aw+ 12; d1= 0,072Re+12
Число фундаментальных болтов ζ ф= 4 при awt≤ 250; ζ ф= 6 при awt> 250
Диаметр стяжных болтов,мм:  
у подшипников d2= (0,7...0,75)d1
соединяющих основание корпуса с крышкой корпуса d3= (0,5...0,6)d2
Расстояние между стяжными болтами, мм; (10...15)d3
Размеры, определяющие положение болтов d2, мм c = (1...1,2)d2; q ≥ 0,5d2+ d4, где d4-
диаметр болта для крепления крышки подшипника;
d4= d - 1,где d - диаметр отверстия в крышке

Конструктивные элементы литого корпуса одноступенчатого цилиндрического горизонтального редуктора
Рис. 1. Конструктивные элементы литого корпуса одноступенчатого цилиндрического горизонтального редуктора

Червячный редуктор с цельным корпусом 1 и съемными крышками 2
Рис. 2. Червячный редуктор с цельным корпусом 1 и съемными крышками 2

Продолжение (Табл. 1)
Параметры Ориентировочные соотношения размеров
Высота бобышки hб под болт d2, мм hб принимают конструктивно так, чтобы образовалась опорная поверхность под головку болта и гайку. Желательно, чтобы у всех бобышек высота hб была одинаковой
Наименьший зазор между наружной поверхностью колеса и стенкой корпуса, мм:  
по диаметру A = 1,2δ
по торцам δ
между колесом и дном редуктора (5...8)δ

При конструировании литого корпуса следует соблюдать допустимые минимальные значения толщины стенок, необходимые сопряжения и переходы (табл. 2), литейные уклоны (табл. 3), радиусы. Радиусы закруглений в литых деталях принимают по следующим данным: при толщине стенок до 25 мм — примерно равным 1/3, а при толщине стенок 25 мм — равным 1/5 средней арифметической толщины сопрягаемых стенок.

Таблица 2. Сопряжение в литых деталях
Характер сопряжений Эскизы сопряжений
δ = h δ < h
Угловые сопряжения α = 75...100°
Угловые сопряжения
Угловые сопряжения
α = 75...100°
Угловые сопряжения
Угловые сопряжения
α = 75...100°
Угловые сопряжения
Угловые сопряжения
Сопряжение трех стенок
Сопряжение трех стенок
Сопряжение трех стенок
Постепенное изменение сечения
Постепенное изменение сечения
Постепенное изменение сечения

Примечания: 1. Значение x и y , мм;
2. Указанные размеры переходов рекомендуются при h = (2...3)δ. При h > 3δ табличные значения увеличивают, а при h < 2δ переходы необязательны.
Толщина стенки, мм x y
10...15 3 15
15...20 4 20
20...25 5 25

Таблица 3. Рекомендуемые литейные уклоны
Рекомендуемые литейные уклоны
Уклон a:b Угол β Рекомендуемое применение
1 : 5 11°30´ Для стали h ≤ 25 мм
1 : 10
1 : 20
5°30´
h = 25...500 мм
1 : 50 h > 500 мм
1 : 100 0°30´ Для цветных металлов

Ряд радиусов R для галтелей следующий: 1; 2; 3; 5; 8; 10; 15; 20; 25; 30; 40 мм.

Размеры лап и фланцев даны в табл. 4, опорных поверхностей под крепежные детали в табл. 5. Рым-болты выбирают по ГОСТ 4751—73* (табл. 6) в зависимости от массы редуктора (табл. 7). Для подъема редуктора вместо рым-болтов в литье могут выполняться крюки или уши (см. рис. 1). Крышки подшипников выбирают в зависимости от внешнего диаметра подшипника Dn.

Таблица 4. Размеры лап и фланцев редукторов (см. рис 1), мм
Параметры Болты
М6 М8 М10 М12 М16 М20 М24 М27 М30
K1 22 24 28 33 39 48 54 58 65
c1 12 13 16 18 21 25 34 36 40
Romax 5 5 5 5 8 8 10 10 10
rmax 3 3 3 3 5 5 8 8 8

Таблица 5. Опорные поверхности под крепежные детали (ГОСТ 12876—67*)
Назначение поверхности D/D1 при диаметре резьбы, d (мм)
6 8 10 12 14 16 18; 20 22 24 27 30
Под болты с шестигранной головкой, под гайки шестигранные, под шайбы пружинные, стопорные с наружными зубьями, стопорные с внутренними зубьями
Опорные поверхности под опорные детали
14
18
20/24 24/28 26/30 30/34 32/38 36/42 40/45 42/48 45/52 52/60 60/65
Под шайбы
Опорные поверхности под опорные детали
14/18 20/24 26/30 28/34 32/36 34/40 38/42 40/45 42/48 50/55 55/60 60/65
Примечания: 1. Предельное отклонение размера по Н7.
2. Размер устанавливает конструктор (часто обработка до шероховатости 4-го класса).

Толщина стенок сварных корпусов на 20...30 % меньше, чем чугунных, остальные конструктивные элементы принимают близкими к размерам литых корпусов, учитывая особенности изготовления (удобство сваривания). После сварки корпуса отжигают, а при необходимости выравнивают (рихтуют). Затем проводят обработку плоскостей и отверстий резанием. Конструкция сварного корпуса показана на рис. 3.

Взаимное положение основания корпуса и крышки корпуса фиксируют, до расточки гнезд под подшипники, двумя штифтами, устанавливаемыми без зазора (рис. 4) на возможно большем расстоянии друг от друга; размеры штифтов берут по ГОСТ 3129—70* и ГОСТ 3128—70* dшт= (0,5...0,7)d3.

Чтобы предотвратить вытекание масла через плоскость разъема, места разъема смазывают герметиком. Прокладки в плоскости разъема не ставят, так как при этом нарушается посадка подшипников в корпус. У редукторов, имеющих горизонтальный разъем, на плоскости разъема основания корпуса иногда фрезеруют канавку для сбора масла, которое стекает обратно в корпус (см. рис. 1, разрез по Г—Г). На поясе крышки корпуса, для облегчения отделения ее от основания корпуса при разборке редуктора, устанавливают один или два отжимных болта (рис. 1).

Таблица 6. Винты грузовые (рым-болты) и гнезда для них (ГОСТ 4751—73)
Винты грузовые и гнезда под них
Размеры, мм Грузоподъемность, кН (для схем) Масса 1 шт., кг
d d1 d2 d3 d4 d5 h h1 h2 l1 l f b c r r1 r2 а б в
М8 36 20 8 20 13 18 6 5 18 12 2 10 1,2 2 4 4 1,2 1,6 0,8 0,05
М810 45 25 10 25 15 22 8 6 21 15 2 12 1,5 2 5 4 2,0 2,5 1,25 0,12
М12 54 30 12 30 17 26 10 7 25 19 2 14 1,8 2 5 6 3,0 3,5 1,75 0,19
М16 63 35 14 35 22 30 12 8 32 25 2 16 2 2 6 6 5,5 5,0 2,5 0,31
М20 72 40 16 40 28 35 14 9 38 29 2 19 2,5 2 7 8 8,5 6,5 3,0 0,50
М24 90 50 20 50 32 45 16 10 45 35 3 24 3 3 9 12 12,5 10,0 5,0 0,87
М30 108 60 24 65 39 55 18 11 54 44 3 28 4 3 11 15 20,0 14,0 7,0 1,58
М36 126 70 28 75 46 65 22 12 64 54 4 32 4,5 4 12 18 30,0 20,0 10,0 2,43
М42 144 80 32 85 54 75 25 13 72 63 4 38 5 4 13 20 40,0 26,0 13,0 3,72

Сварной корпус одноступенчатого цилиндрического редуктора
Рис. 3. Сварной корпус одноступенчатого цилиндрического редуктора

Таблица 7. Массы редукторов некоторых типов
Параметры Значение параметра
Зубчатые цилиндрические одноступенчатые редукторы
Межосевое расстояние aw , мм 100 160 200 250 315    
Масса редуктора, кг 45 85 140 250 330    
Зубчатые цилиндрические двухступенчатые редукторы
Межосевое расстояние aw1 x aw2 , мм 100×160 125×200 160×250 200×315 250×400    
Масса редуктора, кг 100 200 300 400 700    
Зубчатые цилиндрические двухступенчатые соосные редукторы
Межосевое расстояние aw ,мм 100 160 200 250 315    
Масса редуктора, кг 90 180 280 380 500    
Зубчатые конические редукторы
Конусное расстояние Re, мм 100 160 200 250      
Масса редуктора, кг 50 60 100 190      
Зубчатые коническо-цилиндрические редукторы
Конусное расстояние Re, мм 100 100 160 200      
Межосевое расстояние aw, мм 160 200 250 315      
Масса редуктора 170 200 400 500      
Червячные редукторы
Межосевое расстояние aw, мм 80 100 125 160 180 225 250
Масса редуктора 30 60 70 120 170 210 270

Для захватывания корпуса редуктора при его подъеме у верхнего фланца имеются крюки (у легких редукторов крюков не делают).

На крышке корпуса для осмотра механизма и заливки масла предусмотрено окно (люк). Его закрывают крышкой, которую изготовляют литой (см. рис. 5, б) или из листовой стали толщиной 8К = (2...3) мм (рис. 5, а). Чтобы внутрь корпуса извне не засасывалась пыль, под крышку ставят прокладку из картона толщиной 0,5...1,5 мм или резины толщиной 2...3 мм.

Редукторы с большим тепловыделением (например, червячные) должны иметь отдушину. Вследствие разбрызгивания масла быстровращающимися деталями воздушная среда внутри корпуса имеет взвешенные частицы масла (масляный туман). Наличие отдушины предотвращает повышение давления воздушной среды внутри редуктора и просачивание воздуха со взвешенными частицами масла через уплотнительные узлы валов и места соединений деталей корпуса.

Фиксирование крышки корпуса штифтами
Рис. 4. Фиксирование крышки корпуса штифтами:
а — коническими вертикально; б— коническими под углом
Крышка смотрового отверстия
Рис. 5. Крышка смотрового отверстия (размеры, мм):
а — из стального листа; б— литая
A B A1 B1 C K R Размер винта Число винтов
100 75 150 120 125 100 12 M8×22 4
150 100 190 140 175 120 12 M8×22 4
200 150 250 200 230 180 15 M10×22 6

Простейшие отдушины для небольших редукторов выполняют в виде ручки крышки люка со сверленными внутри нее отверстиями (рис. 5, б) или в виде отдельной пробки с отверстиями (рис. 6). Более совершенная конструкция отдушины приведена в табл. 8. Отдушину устанавливают в крышку корпуса (или в крышку смотрового отверстия). Если отдушину устанавливают в крышку смотрового отверстия, то ее ввинчивают, приваривают или закрепляют развальцовкой.

Пробка-отдушина
Рис. 6. Пробка-отдушина

В нижней части корпуса имеется отверстие с резьбой для слива масла и промывки редуктора (см. рис. 1). Отверстие закрывают пробкой (табл. 9) с прокладкой из меди, алюминия или резины. Диаметр прокладки принимают равным диаметру буртика пробки, а толщину 1...2 мм в зависимости от диаметра. Применяют также пробки с трубной конической резьбой, обеспечивающие герметичность соединения без прокладок. Конструкция и размеры таких пробок приведены в табл. 10.

Для контроля уровня масла применяют маслоуказатели; простейшим из них является отверстие с резьбой в стенке корпуса на уровне масла, заглушаемое пробкой (винтом). Конструкции более совершенных маслоуказателей показаны на рис. 7.

У корпусов с «гладкими» наружными стенками (рис. 8) все выступающие элементы (ребра жесткости, бобышки подшипниковых гнезд, фланцы) вводят внутрь, стяжные винты используют преимущественно с цилиндрической головкой, располагая их только по длинным сторонам корпуса; крышки подшипников применяют чаще врезные, рым-болты не устанавливают, а используют уши и крюки, отлитые вместе с корпусом; лапы под фундаментные болты располагаются в нишах, не выступая за стенки корпуса (рис. 8...12).


Таблица 8. Размеры отдушины с сеткой, мм
Размеры отдушины с сеткой, мм
А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С
М27×2 15 ∼ 30 15 ∼45 36 32 6 4 10 8 22 6 32 18 36 32
M48×3 35 ∼ 45 25 ∼ 70 62 52 10 5 15 13 52 10 56 36 62 55

Таблица 9. Размеры пробок к маслоспускным отверстиям, мм
Размеры пробок к маслоспускным отверстиям, мм
d b m a f L c q D1 D s l
M16×1,5 12 8; 3 3 23 2 13,8 16 26 17 19,6
M20×2 15 9; 4 28 2,5 17,8 21 30 22 25,4
M22×2 10 29 19,8 32
M27×2 18 12 4 34 3,5 24 25,5 38 27 31,2
M30× 2 14 36 4 27 30,5 45 32 36,9
M33×2 20 38 30 48
M36×3 25 16 5 6 45 4,5 31,5 34 50 36 41,6

Таблица 10. Размеры пробок с конической трубной резьбой к маслоспускным отверстиям, мм
Размеры пробок с конической трубной резьбой к маслоспускным отверстиям, мм
Диаметр резьбы d l D D2 S h
1/4” — 19н 16 13,5 11,5 10 5
3/8” — 19н 18 17 13,8 12 6
1/2” — 14н 21 21,4 16,2 14 7
3/4” — 14н 25 26,9 19,6 17 9
1” — 11н 30 33,8 25,4 22 10
11/2” — 11н 38 48,3 41,6 36 16
2” — 11н 44 60,1 53,1 46 20
Примечание. Резьба коническая трубная по ГОСТ 6211—81*.

Маслоуказатели
\
Рис. 7. Маслоуказатели:
а-фонарный; б— трубчатый; в, г, д, е - жезловый {в, г- без чехла, д- в камере корпуса, е- в чехле); ж ориентировочные размеры маслоуказателя. Конструкции д, е позволяют контролировать уровень масла во время работы

Формы гладких корпусов некоторых одноступенчатых редукторов
Рис. 8. Формы гладких корпусов некоторых одноступенчатых редукторов:
цилиндрического горизонтального; б— цилиндрического вертикального с двумя разъемами; в — конического с вертикальным быстроходным валом; червячных с расположением червяка: г - верхним; д — боковым

Корпус цилиндрического одноступенчатого горизонтального редуктора
Рис. 9. Корпус цилиндрического одноступенчатого горизонтального редуктора

Корпус конического горизонтального одноступенчатого редуктора
Рис. 10. Корпус конического горизонтального одноступенчатого редуктора

Подшипниковая бобышка цилиндрического горизонтального редуктора
Рис. 11. Подшипниковая бобышка цилиндрического горизонтального редуктора

Корпус червячного редуктора с нижним расположением червяка
Рис. 12. Корпус червячного редуктора с нижним расположением червяка

При такой конструкции корпус характеризует большая жесткость, упрощается наружная очистка, в большей степени удовлетворяются современные требования эстетики, а также увеличивается объем масла, что повышает стабильность его свойств во времени. К недостаткам таких корпусов, по сравнению с традиционными, относятся: увеличение массы, повышение трудоемкости формовки, а также очистки и окраски внутренней поверхности. Размеры основных элементов корпуса даны в табл. 11.


Таблица 11. Размеры основных элементов гладких корпусов
Параметры Значение параметра
Толщина стенки нижней части корпуса, если он имеет разъем по оси валов
delta=2 root{4}{T_max} >= 6~ м м
Толщина стенки крышки корпуса δ1 = 0,9δ ≥6 мм
Толщина ребра у основания m = δ
Диаметр стяжных болтов
d_2 =2 root{3}{T} >= 10~ м м
Расстояние между болтами Не более 10d
Толщина фланца по разъему b = d
Ширина фланца, если на нем нет стяжных болтов K ≥ 1,5d
Диаметр фундаментального болта d1= 1,25d2
Толщина лапы фундаментального болта p = 1,5d
Число фундаментальных болтов  
при т≤ 250 мм ζ = 4
при т&; 250 мм ζ = 6
Толщина уха у основания s = 2,5δ
Высота центров цилиндрических редукторов, мм Ho= (1...1,12)aт
Радиус сопряжения r = 0,25d2
Длина клина y = 4d2
Литейный переход x = 0,5(δmax - δmin)≤min;
x = 0,5(p - δ)
Диаметр штифта dшт= 0,5d2
Толщина фланца B = d1= 1,5δ
Наименьший зазор между наружной поверхностью колеса и стенкой корпуса:  
по диаметру A = 1,2δ
по торцам δ
между колесом и дном редуктора (5...8)δ
Размеры фланцев Даны в табл. 4

В зависимости от назначения и конструктивных особенностей редуктора возможны те или иные отклонения размеров элементов корпуса по сравнению с приведенными в табл. 1 и 11. Экономии металла можно достичь уменьшением сечения элементов корпуса (но не за счет его жесткости) или изменением конструктивных форм корпуса редуктора.






Навигация
Болты
Винты, шпильки, штифты, прокладки
Пружины
Заклепки
Шпонки
Гайки
Резьба
Валы
Муфты
Подшипники
Виды соединений
Передачи
Материал
Дополнительные материалы
Госты метизов
Сварка
Мы в соцсетях
podshipniki.moscow применяемость подшипников
Сортовой металлопрокат: str-steel.ru в Москве с доставкой.