Расчет и конструирование вала

Определим диаметры выходных участков валов редуктора из расчета только на кручение при пониженных допускаемых напряжениях

, мм,

где [t] = 20…30 МПа – для всех валов (меньшие величины – для быстроходных валов, большие для тихоходных валов),

Т – вращающий момент на валу, Нм.

Полученные значения d_вых округляют до ближайших больших стандартных значений по ряду размеров Ra 40 (по ГОСТ 8032-88): 10; 10.5; 11; 11.5; 12; 13; 14; 15; 16; 17; 18; 19; 20; 21; 22; 24; 25; 26; 28; 30; 32; 34; 36; 38; 40; 42; 45; 48; 50; 52; 55; 60; 63; 65; 70; 75; 80; 85; 90; 95; 100; 105; 110; 125; 130; 140; 150; 160…

Зная диаметр выходной части вала, можно определить остальные диаметральные и линейные размеры вала. На рисунке 3 представлена типовая конструкция вала одноступенчатого редуктора.

Рисунок 3

Быстроходный вал

Диаметр выходного конца

мм.

Полученный диаметр соответствует стандартному, поэтому оставляем его без изменения.

Диаметр вала под подшипниками качения:

d₂ = d_вал1 + 2 t, мм.

Высоту буртика t, а также значения фаски подшипника r и ориентировочную величину фаски ступицы с₁ можно определить в зависимости от диаметра соответствующей ступени d по таблице 17:

d₂= 16 + 2 ´ 2 = 20 мм.

Таблица 17

Полученное значение диаметра вала под подшипник качения необходимо округлить до ближайшего большего значения из нормального ряда диаметров кратного 5 мм. Окончательно диаметр под подшипник d₂= 20 мм.

Для облегчения конструирования изготовим шестерню совестно с валом – вал-шестерня (рисунок 4).

Рисунок 4

Переходной диаметр вала от подшипника до шестерни:

d₃ = d₂ + 3,2 r, мм,

где r – размеры фаски подшипника (таблица 17).

d₃ = 20 + 3,2 ´ 1,6 = 25,12 мм.

Диаметры и длины ступеней валов необходимо округлять до ближайших стандартных чисел, определяя диаметр каждой последующей ступени по стандартному значению диаметра предыдущей.

Ближайший больший диаметр вала под шестерней d₃ = 30 мм.

Тихоходный вал

Диаметр выходного конца тихоходного вала

мм.

Ближайший больший стандартный диаметр выходного конца вала d_вал2 = 19 мм.

Диаметр вала под подшипниками качения:

d₂ = 19 + 2 ´ 2 = 23 мм.

Полученное значение диаметра вала под подшипник качения необходимо округлить до ближайшего большего значения из нормального ряда диаметров кратного 5 мм. Окончательно диаметр под подшипник d₂= 25 мм.

Диаметр вала под колесом

d₃ = d₂ + 3,2 r, мм,

где r – размеры фаски подшипника (таблица 17).

d₃ = 25 + 3,2 ´ 1,6 = 30,12 мм.

Округляем диаметр до ближайшего стандартного числа d₃ = 32 мм.

Для предотвращения смещения ступицы вдоль оси обычно на валу выполняют уступ. Установка ступицы к уступу (заплечику) вала представлена на рисунке 5. Диаметр заплечика

d₅ = d₃ + 2 t₁ = d₃ + 2(1,5…1,7) с₁, мм.

d₅ = 32 + 2 ´ 1,5 ´ 1,2 = 35,6 мм

Ближайший больший стандартный диаметр d₅ = 36 мм.

Линейные размеры вала определяют по эмпирическим зависимостям или путем расчета.

Длину вала под ступицей обычно выбирают такой же, как и диаметр ступицы

L _ст » D _ст » (1,6…1,8) ´ d, мм,

где d – диаметр вала под ступицей.

Рисунок 5

Компоновка редуктора

Компоновка редуктора выполняется после завершения прочностных расчетов зубчатых передач и определения диаметров валов на миллиметровой бумаге карандашом в масштабе 1:1 (1:2).

Цели компоновки редуктора: получить минимальные внутренние размеры редуктора; проверка, не накладываются ли валы (зубчатые колеса) одной ступени редук­тора на валы (зубчатые колеса) другой ступени; определения расстояния между опорами валов и длин консольных участков; определения точек приложения сил, нагружающих валы.

Для облегчения составления чертежа можно пользоваться схемой, представленной на рисунке 6.