Проектный расчёт тихоходного вала

В результате предварительного расчёта определя­ют наименьший диаметр нагруженного участка вала (рис. 3.3), ко­торый является диаметром выходного конца вала (d₁). За рас­чётный диаметр вала принимают ближайшее большее значение из стандартного ряда чисел (см. табл. 2.5). Из этой же таблицы выбирают все другие расчётные разме­ры, если на эти параметры отсутствует соответст­вующие стандарты.

Основными материалами для валов и осей служат углеро­дистые и легированные стали. Для осей и валов, диаметры кото­рых определяются, в основном, жёсткостью, применяют углеро­дистые конструкционные стали Ст4, Ст5 без термообработки. В ответственных и тяжело нагруженных конструкциях, когда основ­ным критерием является прочность. используют термически об­рабатываемые среднеуглеродистые и легированные стали 40, 45, 40Х, 40ХН и др.

Предварительный расчёт валов производится толь­ко на кручение.

Рис. 3.3. К определению основных геометрических параметров тихоходного вала

Для компенсации изгибающих напряжений и других неуч­тённых факторов, принимают значительно пониженные значения допускаемых напряжений кручения, например [τ] = (10...20) МПа. Меньшие значения допускаемых напряжений кручения принима­ют для быстроходных валов, большие значения - для тихоходных валов.

Определяем диаметр выходного участка тихоходного вала:

(3.5)

Принимаем по таблице 2.5 стандартное значение диаметра вала: .

Остальные размеры ступеней вала определяем из соотношений (см. рис.3.3).

d_П – размер под подшипник (внутренний диаметр);

d_П = d₁ + (4÷6) мм = 75 + 5 = 80 мм, (это число должно быть кратно 5);

d ₂ = d_П + 5 мм = 80 + 5 = 85 мм;

d _б – диаметр бурта, d _б = d_ст + 5 мм = 85 + 5 = 90 мм.

В – ширина подшипника, выбирается из каталога на подшипники. Исходя из внутреннего диаметра подшипника d_П, для быстроходного вала выбираем шариковый радиальный подшипник 316. Основные параметры этого подшипника представлены в таблице 3.3.

Таблица 3.3

Основные параметры выбранного подшипника

l_д – длина дистанционного кольца, принимаем l_д = 5 мм;

b ₂ – ширина цилиндрического колеса, b ₂ = 65 мм (см. 2.1.2);

l_б – длина бурта, принимаем l_б = 5 мм.

Расстояние между внешними торцами подшипников l_п принимаем ориентировочно равным этому расстоянию для промежуточного вала l_п =229мм. Отсюда

l₂ = l_п – 2 ·В – l_д – b₂ – l_б + = 229 – 2·39 – 5 – 65 – 5 = 76 мм.

l₃ = d_п = 80 мм.

l ₁ = (1,0 ÷ 1,5)· d ₁=1,2·75 = 90 мм.

Далее определим параметры, необходимые для нахождения опорных реакций.

Радиальная реакция подшипника считается приложенной к оси вала в точке пересечения с ней оси подшипника.

Расстояние между точками приложения опорных реакций (A и B) определится как

l = l_п – В = 229 – 39 = 190 мм.

Расстояние от точки приложения опорной реакции A до середины цилиндрического колеса (точки приложения сил в зацеплении цилиндрической передачи)

Расстояние от точки приложения сил в зацеплении цилиндрической передачи до точки приложения опорной реакции B.

b = l – a = 190 – 57 = 133 мм.

Расстояние от точки приложения опорной реакции B до середины посадочного места муфты