10 Проектный расчет валов
Вал при работе испытывает сложное нагружение: деформации кручения и изгиба. Однако проектный расчет валов проводится из условия прочности на чистое кручение, а изгиб вала и концентрация напряжений учитываются пониженными допускаемыми напряжениями на кручение, которые выбираются в интервале [] = 15…20 МПа [4, с. 296]. Меньшее значение [] принимается для расчета быстроходных валов, большее – для расчета тихоходных валов.
Наименьший диаметр выходного участка быстроходного вала dВ1, мм, (рисунок 10) равен [4]:
.
(78)
Наименьший диаметр выходного участка тихоходного вала dВ2, мм, (рисунок 11) равен:
,
(79)
где Т2, Т3 – номинальные вращающие моменты соответственно на входном (быстроходном) и выходном (тихоходном) валах редуктора (пункт 6.1).
Полученные расчетные значения диаметров выходных участков валов d/В1, d/В2 округляются до ближайшего большего стандартного значения из ряда, мм: 20, 21, 22, 24, 25, 26, 28, 30, 32, 34, 35, 36, 38, 40, 42, 45, 48, 50, 52, 55, 60, 63, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 120, 125.
В случае, если быстроходный вал редуктора соединяется с валом электродвигателя муфтой (кинематическая схема рассматриваемого примера), полученный расчетом диаметр d/В1 необходимо согласовывать с диаметром вала электродвигателя d1 (таблица Б. 4) [3]
.
(80)
Окончательно выбираем dВ1 = 26 мм, dВ2 = 34 мм.
Остальные размеры участков валов (рисунки 10, 11) назначаются из выше приведенного ряда стандартных диаметров в сторону увеличения, исходя из конструктивных и технологических соображений.
Для быстроходного вала (рисунок 10):
dУ1= dП1= 30 мм –диаметр вала под уплотнение и подшипник. Необходимо учитывать, что значение посадочного диаметра подшипника для данного диапазона кратно пяти (таблица Б. 5). Также величина высоты t,
Рисунок 10 – Быстроходный вал (вал-шестерня)
Рисунок 11 – Тихоходный (выходной) вал
мм, перехода диаметра вала по отношению к предыдущему диаметру должна быть больше или равна размеру фаски f , мм, (таблица 14);
dб1= 35 мм – диаметр буртика для упора подшипника. Необходимо обеспечить, чтобы величина диаметра dб1 была больше или равна величине, рассчитанной по формуле dП1 + 2 t = 30 + 2 2,2 = 34,4мм. Значения высоты буртика t, мм, приведены в таблице 14. В этом случае величина высоты буртика t должна быть больше или равна величине радиуса закругления подшипника r , мм (таблица 14), что обеспечивает надежное осевое размещение подшипника на валу;
Df1, d1, da1, b1 – размеры шестерни (пункт 7.1). Для тихоходного вала (рисунок 11):
dУ2 = dП2 = 40 мм – диаметр вала под уплотнение и подшипник. Необходимо учитывать, что значение посадочного диаметра подшипника для данного диапазона кратно пяти (таблица Б.5). Также значение высоты t, мм, перехода диаметра вала по отношению к предыдущему диаметру должно быть больше или равно величине размера фаски f, мм, (таблица 14);
dК = 45 мм – диаметр под зубчатое колесо. Необходимо обеспечить, чтобы величина диаметра dК была больше или равна величине размера, рассчитанного по формуле dП2 + 2 t = 40 + 2 2,5 = 45 мм. Высота перехода диаметра t, мм, приведена в таблице 14. В этом случае высота перехода t должна быть больше или равна величине радиуса закругления подшипника r, мм, (таблица 14), что обеспечивает надежное осевое размещение подшипника на валу;
dб2 = 52 мм – диаметр буртика для упора колеса. С другой стороны колеса для его надежного осевого крепления на валу при сборке устанавливается распорная втулка. Необходимо, чтобы высота перехода диаметра t была больше или равна размеру фаски f (таблица 14).
Длины участков валов определяются после эскизной компоновки редуктора на миллиметровой бумаге непосредственным измерением линейкой или расчетом размерных цепей (раздел 11).
Таблица 14 – Значения высоты перехода t, ориентировочного радиуса подшипника r и величины фаски f от диаметра вала d
|
Диаметр вала d, мм |
20 … 30 |
35 … 45 |
50 … 55 |
60 … 80 |
85 |
|
t, мм |
2 |
2,5 |
3 |
3,5 |
4 |
|
r, мм |
2 |
2,5 |
3 |
3,5 |
4 |
|
f, мм |
1 |
1,2 |
1,6 |
2 |
2,5 |
|
Примечание: радиус r приведен для подшипников средней серии, для легкой серии он имеет несколько меньшее значение. |
|||||