3.5 Проектный расчет и конструирование валов

Наименьший допустимый диаметр ведущего вала определяется из условия из условия прочности на кручение при допускаемом напряжении для материала вала (Сталь 40Х) :

Принимаем стандартное значение

Диаметры остальных участков вала назначаются из конструктивных и технологических соображений, учитывая, например, удобство насадки на вал подшипников, зубчатых колес и т.п. При этом размеры должны браться из стандартного ряда чисел

Тогда

диаметр вала под уплотнение;

диаметр посадочной поверхности под подшипники;

Целесообразно изготавливать вал заодно с шестерней в виде детали вал-шестерня.

Рис. 3 Быстроходный вал

Диаметр выходного конца тихоходного вала

Принимаем .

Тогда диаметры остальных участков вала:

диаметр под уплотнением;

диаметр посадочной поверхности под подшипники;

диаметр посадочной поверхности под колесом;

диаметр бурта.

Рис. 4 Тихоходный вал

3.6 Определение основных размеров элементов

КОРПУСА РЕДУКТОРА

Конструктивные размеры корпуса редуктора.

Корпус и крышку выполняем из чугунного литья.

- толщина стенки корпуса принимаем

- толщина стенки крышки принимаем

- толщина верхнего пояса (фланца) корпуса

- толщина нижнего пояса (фланца) крышки корпуса

- толщина нижнего пояса основания корпуса

принимаем

- толщина ребер: корпуса крышки

- диаметр фундаментных болтов

принима-ем болты М 16;

- диаметр болтов у подшипников

,

принимаем болты М 10.

- на фланцах принимаем

болты М 10.

3.7 Составление расчетных схем, определение реакций, построение эпюр изгибающих и крутящих моментов

Расчет ведем для ведомого вала редуктора, как наиболее нагруженного.

Силы в зацеплении закрытой зубчатой передачи:

окружная , радиальная.

Сила натяжения цепи со стороны цепной передачи

Расчетные расстояния: а=46 мм b=58 мм

Вертикальная плоскость ZOY

Так как шестерня зубчатой передачи расположена симметрично относительно опор, в вертикальной плоскости реакции в опорах A и B одинаковы:

Изгибающий момент:

.

Горизонтальная плоскость ZOX

Проверка:

- верно.

Изгибающие моменты

Эпюры изгибающих и крутящих моментов показаны на рис. 2.

Рис. 6 Расчетная схема тихоходного вала редуктора

с эпюрами внутренних силовых факторов

3.8 Выбор подшипников качения и их расчет

Для валов редуктора принимаем шарикоподшипники радиальные легкой и средней серии

Наименование вала	Обозначение	d, мм	D, мм	В, мм	С, кН	С0 кН
Ведущий вал	207	35	72	17	25,5	13,7
Ведомый вал	309	45	100	25	52,7	30

Исходные данные:

- частота вращения вала n₂ = 294 об/мин;

- суммарные реакции в опорах

;

.

- шарикоподшипники радиальные №212, класс точности 0;

- динамическая грузоподъемность С = 52,7 кН.

Проверка подшипников ведется по наиболее нагруженной опоре, поэтому расчет выполняется по реакции . Расчет ведем по динамической грузоподъемности. Критерий динамической грузоподъемности является долговечность.

Номинальная долговечность (ресурс в часах):

где С - динамическая грузоподъемность,

Р – эквивалентная нагрузка,

р – показатель степени (для шарикоподшипников р = 3),

n – частота вращения вала.

Эквивалентная нагрузка определяется по формуле:

,

где - радиальная нагрузка, действующая на подшипник;

V=1 – коэффициент вращения (при вращении внутреннего кольца равен 1),

К_т = 1 – температурный коэффициент .

С_р = 1,2 – коэффициент режима нагрузки.

Следовательно, срок службы подшипников

,

что больше минимального срока службы .

Вывод: выбранный подшипник № 212 удовлетворяет критерию динамической грузоподъемности.