Прикладная механика Расчет вала 6-6.2.4 (2)

6 Расчет вала.

6.1 Предварительный расчет тихоходного вала

Расчет выполняется на кручение по пониженным допускаемым напряжениям [_k]. Ориентировочно определяем диаметр вала в опасном сечении в мм по формуле

d₂===50.31 мм

Т – крутящий момент на валу, [Нм]

Полученный результат округляем до ближайшего значения из стандартного ряда

d₂=50

Табл.9 Размеры участков тихоходного вала

№ участка	Диаметр, мм	Длина, мм
1	d1=45	l1=(1,5..2) d1=45*1,5=67,5
2	d2=d1+5=45+5=50	l2= L2-В-n+ Lк+У=55-21- 7+18+5=50
3	d3 = d1+10=45+10=55	l3=(20..30)+В=20+21=41
4	d4= d3+5=55+5=60	l4= Lст-2=66-2=64
5	d5= d4+(3…4)С3=60+3*2=66	L5=12
6	d6=64	L6=12
7	D7=55	L7=В=21

где С₃-фаска посадочного отверстия зубчатого колеса

Табл.10 Размеры фасок отверстия

d,мм	30	30…50	50…80	80…120	120…150	150…250	250…500
С3,мм	1.0	1.6	2.0	2.5	3.0	4.0	5.0

6.1.1 Расчет элементов корпуса редуктора

Толщина стенки корпуса редуктора определяется по формуле

=0.025+1=0.025_*140+1=4,58 мм.

=8 мм.

Диаметр фундаментного болта равен d_б1=0.036+12=0.036_*140+12=17,04.

Выбираем М20 Полученное значение округляют до ближайшего большего диаметра болта из ряда в табл11.

Табл.11. Размеры элементов корпуса редуктора

Параметр	Диаметр болта
	М8	М10	М12	М16	М20	М24	М30
aj	13	15	18	21	25	28	35
bj	24	28	33	40	48	55	68
d0	9	11	13	17	22	26	32
D0	17	20	25	30	38	45	56

Диаметры болтов крепления крышки корпуса к основанию (рис.2) равны: у подшипников d_б2=(0.7…0.75) d_б1=0.75_*20=15

Выбираем М16

на фланцах d_б3=(0.5…0.6) d_б1=0.5_*20=10.

Выбираем М8

Полученные значения округляют до ближайших диаметров болта из ряда в табл.2. В этой же табл. даны диаметры отверстий d₀ и диаметры зенковок или бобышек D₀ для соответствующих болтов.

Расстояние от внутренней стенки корпуса до края лапы L₁=3++b₁=3+8+48=59 и до оси фундаментного болта Р₁=3++a1=3+8+25=36, где a₁ и b₁ определяются по табл.2 в зависимости от диаметра болта.

Ширина фланцев у подшипников L₂=3++t+b₂=3+8+4+40=55, где t=4 мм – высота бобышки. Расстояние от внутренней стенки корпуса до оси болта с диаметром d₂ равно Р₂=3++a2=3+8+21=32.

Ширина боковых фланцев L₃=3++b₃=3+8+28=39, расстояние от внутренней стенки корпуса до оси болта с диаметром d_б3 равно Р₃=3++a₃=3+8+10=21.

Расстояние от оси болта с диаметром d_б2 до оси вала равно L_b2=0,5D₂+(1…1,25) d_б2, где D_j – наружные диаметры подшипников тихоходного валов. L_b2=0,5_*80+16 =56.

Для сравнительно малого межосевого расстояния D₁+D₂+5d_б2 между подшипниками устанавливают один болт, размещая его посредине между расточками в корпусе для подшипников.

Расстояние y от головки болта до границы хвостовика вала зависит от межосевого расстояния и выбирается из диапазона y=10 мм.

Предварительный расчет быстроходного вала

d₁===28.19 мм.

d₁=28мм

Табл.12. Размеры участков быстроходного вала

№ участка	Диаметр, мм
1	d1=23
2	d2=28
3	d3=35
4	d4=43
5	Вал-шестерня
6	d6=43
7	D7=35

2. Эскизная компоновка редуктора

1. Конструирование цилиндрических зубчатых колес

Основные размеры кованых и штампованных зубчатых колес, представленных на рис.2, определяются следующими зависимостями.

Диаметр ступицы: стальной D_C=1.55•d=1,55*60=93

где d – диаметр посадочного отверстия зубчатого колеса.

Длина ступицы

L_C=(1,1…1,5)• d₄b_w=1,1*60=66

где b_w – ширина зубчатого венца колеса.

Толщина обода

A₁=(5…6)•m=5*2=10

где m – модуль передачи.

Толщина диска e=0.3•b_w=0,3*65=16,8

Диаметр центровой окружности

D₀=0.5(d_a-2A₁+d_C)=0,5(222,69-2*10+93)=147,845

где d_a – диаметр окружности вершин зубьев колеса.

Диаметр отверстий d₀

d₀=0.25(d_a-2A₁-d_C)=0,25(222,69-2*10-93)=27,4225

Размер фаски посадочного отверстия определяют по табл.1

Рис.2 Основные размеры зубчатых колес

Табл.13 Размеры фасок отверстия

d,мм	30	30…50	50…80	80…120	120…150	150…250	250…500
С3,мм	1.0	1.6	2.0	2.5	3.0	4.0	5.0

Размер фаски зубчатого венца определяют по формуле C₁=0.5m и округляют до ближайшего значения по табл.13. Размер фаски C₂ принимают равным 2…3 мм. Радиус R равен 4…10 мм.

6.2.2 Выбор подшипников

Выбраны подшипники шариковые радиальные однорядные (ГОСТ 8338-75) 212 легкой серии, характеристики которых занесены в таблицу 14.

Таблица 14 – Характеристики подшипников шариковых радиальных однорядных 212, легкой серии

Легкая серия
Обозначение	Размеры, мм					Грузоподъемность, кН
	d	D	B	r	С		С0
211	55	100	21	2,5	43,6		29

6.2.3. Выбор крышек подшипниковых узлов.

Будем использовать накладные крышки которые устанавливаются на корпус с помощью болтов.

Размеры выбранных крышек представим в виде таблиц.

Размеры глухих чугунных крышек: [1 табл. 6]

Таблица 15.

D1

d болта

n кол-во болтов

d0

d1

d2

d3

d4

е

C

е1

R

е 2

80м

8мм

4

9мм

78.5м

68мм

96мм

116м

8м

1.5мм

10мм

0,6м

2м

100

10мм

6

11мм

98,5м

85мм

120мм

145м

10мм

2мм

12мм

0,6м

2м

l_вк - глубина ввинчивания болтов, мм

l_вк=(1.35…1.5)d_болта=(1.35…1.5)10=13.5…15 мм Принимаем Болт М10-25.36 ГОСТ 7798-70 [7]

Размеры сквозных чугунных крышек. [1 табл.8]

Таблица 16.

d вала	Уплотнение				Крышка
	d1	D1	b1	d0		d3	b0	S1
28мм	28 мм	47мм	10мм	29мм		М8	10 мм	2.5мм
50мм	50	72мм	10мм	51мм		М8	10 мм	3мм

Для сквозных крышек подшипниковых узлов быстроходного и тихоходного валов для уплотнения выбираем манжеты армированные резиновые (резина группы 1):

Быстроходный вал: Манжета 1.1-30х52-1 ГОСТ 8752-79 [1]

тихоходный вал: Манжета 1.1-45х65-1 ГОСТ 8752-79 [1]

6.2.4 Крепежные изделия

Диаметр фундаментного болта [1 табл.10]:

М₂₀

d=20мм

Н=13мм

S=30мм

D=33.3мм

L=45мм

L₀=40мм

Диаметры болтов крепления у подшипниковых узлов [1 табл.10]:

М₁₆

d=16мм

Н=10мм

S=24мм

D=26,6мм

L=128мм

L₀=120мм

Диаметры болтов крепления на фланцах [1 табл.10]:

М₁₀

d=10мм

Н=7мм

S=17мм

D=18,7 мм

L=37мм

L₀=20мм

Гайки шестигранные [1 табл.11]:

М₁₀ М₁₆ М₂₀

d=10мм d=16мм d=20мм

Н=8мм Н=13мм Н=16мм

S=17мм S=24мм S=30мм

D=18,7 мм D=26,6мм D=33.3мм

Шайбы пружинные[ 1 табл.11]:

10 16 20

b=h=2.5 b=h=4 b=h=5

20