6. Эскизное проектирование валов редуктора
6.1 Нагрузки валов.
6.1.1 В цилиндрической прямозубой передачи силу в зацеплении одной пары зубьев раскладывают на две взаимно перпендикулярные составляющие:
- окружная сила (см. п. 4.10)
=
3370
H,
- радиальная сила
(6.1)
где
– угол
зацепления,
.
Fr2
=
= 1227 Н, Fr2
= Fr1
6.1.2 В ременной передачи нагрузка на валы Fоп равна геометрической сумме напряжений F2 = F1 ветвей ремня (см. п. 5.16)
Fоп = 1161,8 Н.
6.2 Выбор материала валов.
Для изготовления быстроходного и тихоходного вала принимаем термически обработанную легированную сталь 40Х.
Механические характеристики стали 40Х [1]:
σв = 900 Н/мм2; σт = 750 Н/мм2; σ-1 = 410 Н/мм2.
6.3 Выбор допускаемых напряжений на кручении [1]
Для быстроходного вала [τ]к = 10 Н/мм2;
Для тихоходного вала [τ]к = 20 Н/мм2.
6.4 Определяем геометрические параметры ступеней валов.
6.4.1 Ступень под элемент открытой передачи
d1
=
(6.2)
где
Т – вращающий момент на валу, Н·м
l1 = (1,2…1,5)d1 – под шкив (6.3)
l1 = (1,0…1,5)d1 – под полумуфту (6.4)
6.4.1.1 Вал – шестерня цилиндрическая
По формулам 6.2 и 6.3 определяем диаметр и длину ступени:
d1
=
=
38 мм.
l1 = 1,2 * 38 = 45,6 мм.
По таблице 13.15 [1] принимаем L1 = 46 мм и d1 = 38 мм.
6.4.1.2 Вал колеса.
По формулам 6.2 и 6.4 определяем диаметр и длину ступени:
d1
=
= 47,5 мм.
l1 = 1,0 * 48 = 48 мм.
По таблице 13.15 [1] принимаем L1 = 48 мм и d1 = 48 мм.
6.4.2 Ступень под уплотнение крышки с отверстием и подшипник
d2 = d1 + 2t (6.5)
l2 = 1,5d2 – для шестерни (6.6)
l2 = 1,25d2 – для колеса (6.7)
6.4.2.1 Вал – шестерня цилиндрическая.
По формулам 6.5 и 6.6 определяем диаметр и длину ступени
d2 = 38 + 2 * 2,5 = 43 мм
l2 = 1,5 * 44 = 66 мм
По таблице 13.15 [1] принимаем L2 = 66 мм и d2 = 44 мм.
6.4.2.2 Вал колеса.
По формулам 6.5 и 6.7 определяем диаметр и длину ступени
d2 = 48 + 2 * 2,8 = 53,6 мм
l2 = 1,25 * 56 = 70 мм
По таблице 13.15 [1] принимаем L2 = 70 мм и d2 = 56 мм.
6.4.3 Ступень под шестерню, колесо
d3 = d2 + 3,2r (6.8)
6.4.3.1 Вал – шестерня цилиндрическая.
По формуле 6.8 определяем диаметр ступени
т.к. d3 > da1 принимаем d3 = da1 = 40 мм.
Длину ступени определяем графически.
6.4.3.2 Вал колеса
По формуле 6.8 определяем диаметр ступени
т.к. d3 = 56 + 3,2 * 3 = 65,6 мм принимаем d3 = 64 мм.
Длину ступени определяем графически.
6.4.4 Ступень под подшипник
d4 = d2
l4 = B + c – для шариковых подшипников (6.9)
l4 = Т + c – для роликовых конических подшипников (6.10)
6.4.4.1 Вал – шестерня цилиндрическая
d4 = 44мм
По формуле определяем длину ступени
l4 = 23 + 2 = 25 мм
По таблице 13.15 [1] принимаем L4 = 25 мм и d4 = 44 мм.
6.4.4.2 Вал – колеса
d4 = 56мм
По формуле определяем длину ступени
l4 = 29 + 2 = 31 мм
По таблице 13.15 [1] принимаем L4 = 31 мм и d4 = 56 мм.
6.4.5 Ступень упорная
Для вала – шестерни ступень не проектируется.
Для вала колеса длину ступени определяем графически, а диаметр ступени определяем по формуле:
d5 = d3 + 3f (6.11)
d5 = 64 + 3 * 2 = 70 мм
По таблице 13.15 [1] принимаем d5 = 70 мм.