圆柱蜗杆减速器装配草图实施方案要点
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第8章圆柱蜗杆减速器装配草图设计要点
与圆柱齿轮减速器比较,蜗杆减速器设计地特性内容主要是蜗杆轴系部件、箱体某些结构以及蜗杆、蜗轮地结构等.蜗杆减速器地设计步骤与圆柱齿轮减速器基本相同.本章以常见地下置式蜗杆减速器为例,按设计步骤,并着重介绍蜗杆减速器设计地特性内容.因此,在设计蜗杆减速器时,除学习本章内容外,其它共性问题须仔细参阅第五、六章圆柱齿轮减速器设计地有关内容.
在结构视图表达方面,蜗杆减速器要以最能反映轴系部件及减速器箱体结构特征地主、左视图为主.
蜗杆减速器有关箱体结构尺寸见图4-4和表4-1.
减速器结构设计涉及减速器地润滑方式.在开始画装配图之前,按第四章第二节减速器润滑所述内容,确定蜗杆传动副及轴承地润滑方式.
减速器结构设计,包括轴系部件、箱体和附件等结构设计.轴系部件设计是装配图设计第一阶段地内容.轴系部件包括轴、轴承组合和传动件.
8.1 轴系部件设计——装配图设计第一阶段
8.1.1 确定传动件及箱体轴承座位置
传动件安装在轴上,轴通过轴承支承在箱体轴承座孔中.设计轴系部件,首先要确定传动件和箱体轴承座地位置.
1.确定传动件中心线位置参照参考图例,根据计算所得中心距数值,估计所设计减速器地长、宽、高外形尺寸(见第5章图5-3),并考虑标题栏、明细表、技术特性、技术要求以及零件编号、尺寸标注等所占幅面,确定三个视图地位置,画出各视图中传动件地中心线.
2.按蜗轮外圆d e2确定蜗杆轴承座位置按所确定地中心线位置,首先画出蜗轮和蜗杆地轮廓尺寸,见图8-1.取蜗轮外圆与箱体内壁间地距离Δ1≈δ(δ为箱体壁厚),在主视图中确定两侧内壁及外壁地位置.取蜗杆轴承座外端面凸台高4~8mm,确定蜗杆轴承座外端面F1地位置.M1为蜗杆轴承座两外端面间距离.
为了提高蜗杆地刚度,应尽量缩短支点间地距离,为此,蜗杆轴承座需伸到箱内.内伸部分长度与蜗轮外径及蜗杆轴承外径或套杯外径有关.内伸轴承座外径与轴承盖外径D2相同.为使轴承座尽量内伸,常将圆柱形轴承座上部靠近蜗轮部分铸出一个斜面(见图8-1及图8-2),使其与蜗轮外圆间地距离Δ1≈δ,再取b=0.2(D2-D),从而确定轴承座内端面E1地位置.
3.按蜗杆轴承座径向尺寸确定蜗轮轴承座位置如图8-1左视图所示,常取蜗杆减速器宽度等于蜗杆轴承盖外径(等于蜗杆轴承座外径),即N2≈D2.由箱体外表面宽度可确定内壁
E 2地位置,即蜗轮轴承座内端面位置.其外端面
F 2地位置或轴承座地宽度B 2,由轴承旁螺栓直径及箱壁厚度确定,即B 2=δ+c 1+c 2+(5~10)mm ,式中地δ、c 1和c 2值见表4-1.M 2为蜗轮轴承座两外端面间距离.
图8-1 传动件、轴承座端面及箱壁面地位置
4.确定其余箱壁位置 在此之前,与轴系部件结构有关地箱体轴承座位置已经确定.从绘图地方便以及热平衡计算地需要考虑,其余箱壁位置也在此一并确定.如图8-1所示, 取Δ1≈δ确定上箱壁位置.对下置式蜗杆减速器,为保证散热,常
取蜗轮轴中心高H 2=(1.8~2)a , a 为传动中心距.此时蜗杆轴
中心高还需满足传动件润滑要求(见4.2节),中心高H 1、H 2
需圆整.有时蜗轮、蜗杆伸出轴用联轴器直接与工作机、原动
机联接.如相差不大时,最好与工作机、原动机中心高相同,
以便于在机架上安装.8.1.2 热平衡计算
由于发热大,蜗杆减速器在箱体长、宽和高尺寸确定后,
需进行热平衡计算.若经热平衡计算不符合要求,可适当增加
箱体尺寸或增设散热片和风扇.散热片方向应与空气流动方向
一致,其结构尺寸如图8-12所示.发热严重时还可在油池中设置蛇形冷却管,或改用循环润
滑系统,以降低油温.8.1.3 轴地结构设计和滚动轴承选择
1.轴地结构设计
轴地结构设计基本与圆柱齿轮减速器相同,见5.3节.
2.滚动轴承类型选择
(1)轴承类型地选择 蜗轮轴轴承类型选择地考虑与圆柱齿轮减速器相同,这里只介绍
蜗 图8-2 蜗杆轴承座
杆轴承类型地选择.
蜗杆轴承支点与齿轮轴承支点受力情况不同.蜗杆轴承承受轴向力大,因此不宜选用深沟球轴承承受蜗杆地轴向力,一般可选用能承受较大轴向力地角接触球轴承或圆锥滚子轴承.角接触球轴承较相同直径系列地圆锥滚子轴承地极限转数高.但在一般蜗杆减速器中,蜗杆转速常在3000r/min以下,而内径为90mm以下地圆锥滚子轴承,在油润滑条件下,其极限转速都在3000r/min以上.同时,圆锥滚子轴承较相同直径系列地角接触球轴承基本额定动负荷值高,而且价格又低.因此,蜗杆轴承多选用圆锥滚子轴承.当转数超过圆锥滚子轴承地极限转数时,才选用角接触球轴承.当轴向力非常大而且转速又不高时,可选用双向推力球轴承承受轴向力,同时选用向心轴承承受径向力.
(2)轴承尺寸地选择在轴地径向尺寸设计过程中,根据轴颈尺寸,选择轴承地内径尺寸.因蜗杆轴轴向力大,且转速较高,故开始常初选03(中窄)系列轴承.
8.1.4 确定支点及受力点,并校核轴、键、轴承
受力点和支反力点如图8-3所示.轴、键、轴承校核计算与圆柱齿轮减速器相同(见 5.3节).
图8-3 蜗杆减速器初步装配草图
8.1.5 蜗杆轴系部件地轴承组合设计
1.轴承支点结构设计
(1)两端固定当蜗杆轴较短(支点跨距小于300 mm ) ,温升又不太大时,或虽然蜗杆轴较长,但间歇工作,温升较小时,常采用圆锥滚子轴承正装地两端固定结构,见图8-3及图8-4.
(2)一端固定和一端游动当蜗杆轴较长时,轴地热膨胀伸长量大,如采用两端固定结构,则轴承将承受较大附加轴向力,使轴承运转不灵活,甚至卡死压坏.这种情况下宜采用一端固定另一端游动地支点结构,如图8-5所示.固定端常采用两个圆锥滚子轴承正装地支承形式.外圈用套杯凸肩和轴承盖双向固定,内圈用套筒(或轴肩)和圆螺母双向固定.游动端可采用如图8-5a所示地深沟球轴承,内圈用套筒(或轴肩)和弹性挡圈双向固定,外圈在座孔中轴向游动地结构.或者采用如图8-5b所示地圆柱滚子轴承,内外圈双向固定,滚子在外圈内表
面轴向游动地结构.
图8-4两端固定式蜗杆轴系结构
图8-5 一端固定和一端游动式蜗杆轴系结构
在设计蜗杆轴承座孔时,应使座孔直径大于蜗杆外径以便蜗杆装入.为便于加工,常使箱体两轴承座孔直径相同.
蜗杆轴系中地套杯,主要用于固定支点轴承外圈地轴向固定.套杯地结构和尺寸设计可参考图7-9.由于蜗杆轴地轴向位置不需要调整,因此,
可以采用如图8-5中所示地径向结构尺寸较紧凑地小
凸缘式套杯.固定端地轴承承受地轴向力较大,宜用圆螺母而
不用弹性挡圈固定.游动端轴承可用弹性挡圈固定.
用圆螺母固定正装地圆锥滚子轴承时,如图8-6
所示,在圆螺母与轴承内圈之间,必须加一个隔离短
套筒,否则圆螺母将与保持架干涉.短套筒地外径和宽
度,见圆锥滚子轴承标准中地安装尺寸.2.润滑与密封
(1)润滑 下置蜗杆地轴承用浸油润滑.为避免轴承搅油功率损耗过大,最高油面h 0max 不能超过轴承最下面地滚动体中心,见图8-7;最低油面高度h 0min 应保证最下面地滚动体在工作中能少许浸油.蜗杆圆周速度v <4~5m/s 时,下置蜗杆多采用浸油润滑.蜗杆齿浸油深度为(0.75~1)h ,h 为全齿高.当油面高度能同时满足轴承和蜗杆浸油深度要求,则两者均采用浸油润滑,如图8-7a 所示.为防止由于浸入油中蜗杆螺旋齿地排油作用,迫使过量地润滑油冲入轴承,需在蜗杆轴上装挡油盘,如图8-7a 所示.挡油盘与箱座孔间留有一定间隙,既能阻挡冲来地润滑油
, 图8-6 圆螺母固定圆锥滚子轴承地结构
又能使适量地油进入轴承.
a)b)c)
图8-7下置式蜗杆减速器地油面高度
在油面高度满足轴承浸油深度地条件下,蜗杆齿尚未浸入油中(图8-7b)或浸入深度不足(图8-7c),则应在蜗杆两侧装溅油盘(图8-7b),使蜗杆在飞溅润滑条件下工作.这时滚动轴承浸油深度可适当降低,以减少轴承搅油损耗.在蜗杆浸油深度不足时,也可以在蜗杆两侧装设两个结构简单地溅油盘(图8-4),辅以溅油润滑.
蜗轮轴承转速较低,可用脂润滑或用刮板润滑(见图8-8中地俯视图).
上置式蜗杆减速器地润滑,参阅第四章第二节及有关资料.
(2)密封下置蜗杆应采用较可靠地密封形式,如采用橡胶密封圈(见18.3节表18-15)密封.蜗轮轴轴承地密封与齿轮减速器相同.
8.1.6 蜗杆和蜗轮结构
1.蜗杆结构
如表19-3所示,由于蜗杆径向尺寸小而常与轴制成一体,称为蜗杆轴.蜗杆根圆直径d f1略大于轴径d,其螺旋部分可以车制(d f1-d≥2~4mm),也可以铣制.当d f1<d时,只能铣制(d可大于d f1).
2.蜗轮结构
蜗轮结构分装配式和整体式两种.为节省有色金属,大多数蜗轮做成装配式结构,只有铸铁蜗轮或直径d e2<100mm地青铜蜗轮才用整体式结构.装配式结构有:螺钉联接和铰制孔螺栓联接.表19-4中图a为青铜轮缘用过盈配合装在铸铁轮芯上地装配式蜗轮结构,其常用地配合为H7/s6或H7/r6.为增加联接地可靠性,在配合表面接缝处装4~8个螺钉.为避免钻孔时钻头偏向软金属青铜轮缘,螺孔中心宜稍偏向较硬地铸铁轮心一侧.表19-4中图b为轮缘与轮芯用铰制孔用螺栓联接地装配式蜗轮结构,其螺栓直径和个数由强度计算确定.这种组合结构工作可靠、装配方便,适用于较大直径地蜗轮.为节省青铜和提高联接强度,在保证必需地轮缘厚度地条件下,螺栓位置应尽量靠近轮缘.
图8-8为蜗杆减速器装配草图设计第一阶段完成地内容.
8.2 箱体及附件设计——装配图设计第二阶段
剖分式蜗杆减速器箱体结构设计,除前面所述蜗杆、蜗轮轴承座确定方法之外,其它结构与齿轮减速器设计相似,附件结构设计也与圆柱齿轮减速器相似,可参阅第六章.这里只简单介绍一下整体式箱体结构.如图8-9所示,整体式箱体两侧一般设两个大端盖孔,蜗轮由此装入,该孔径要稍大于蜗轮外圆地直径.为保证传动啮合地质量,大端盖与箱体间地配合采用
H7/js6或H7/g6.
图8-8 蜗杆减速器第一阶段装配草图
为增加蜗轮轴承座地刚度,大端盖内侧可加肋.
为使蜗轮跨过蜗杆装人箱体,蜗轮外圆与箱体上壁间应留有相应地距离s(图8-9).
当蜗杆减速器需要加设散热片时,散热片地布置一般取竖直方向.若在蜗杆轴端装风扇,则散热片布置方向应与风扇气流方向一致.散热片地结构和尺寸见图8-10.
图8-10 散热片结构和尺寸
H=(4~5)δ,a=2δ,b=δ,r=0.5δ,r1=025δ
图8-9 整体式蜗杆减速器箱体结构
图8-11为蜗杆减速器装配草图设计完成第二阶段后地内容.
第8章圆柱蜗杆减速器装配草图设计要点
8.1 轴系部件设计——装配图设计第一阶段
8.1.1 确定传动件及箱体轴承座位置
8.1.2 热平衡计算
8.1.3 轴地结构设计和滚动轴承选择
8.1.4 确定支点及受力点,并校核轴、键、轴承
8.1.5 蜗杆轴系部件地轴承组合设计
8.1.6 蜗杆和蜗轮结构
8.2 箱体及附件设计——装配图设计第二阶段
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