Проектный расчет валов

Вал при работе испытывает сложное нагружение: деформации круче- ния 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 [ t ], которые выбираются в интервале от 15 МПа до 20 МПа [6, с.210]. Мéнь-шее значение [ t ] принимается для расчета быстроходных валов, бόльшее - для расчета тихоходных валов.

Наименьший диаметр выходного участка быстроходного вала d_В1, мм, (рисунок 10) равен [6,с. 210]

                            .                        (78)

Наименьший диаметр выходного участка тихоходного вала d_В2, мм, (рисунок 11) равен:

                           ,                   (79)

где    Т₂, Т₃ – номинальные вращающие моменты соответственно на вход- ном (быстроходном) и выходном (тихоходном) валах редуктора (из раз -дела 7).

Полученные расчетные значения диаметров выходных участков ва -лов 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 [6, с. 210].

В случае, если быстроходный вал редуктора соединяется с валом электродвигателя муфтой (кинематическая схема рассматриваемого приме- ра), полученный расчетом диаметр d^/_В1 необходимо согласовывать с диа- метром вала электродвигателя d₁ (таблица Б.4).

            .                  (80)

Окончательно выбираем d_В1 = 26 мм, d_В2 = 35 мм.

Остальные размеры участков валов (по рисункам 11, 12) назначают- ся из выше приведенного ряда стандартных диаметров в сторону увеличе -ния, исходя из конструктивных и технологических соображений.

Для быстроходного вала (рисунок 11):

d_{У 1}= d_{П 1} = d_{в 1}+ 2 t = 26 + 2·2 =30 мм – диаметр вала под уплотнение и под- шипник. Необходимо учитывать, что значение посадочного диаметра подшипника для данного диапазона кратно пяти (таблица Б.5). Также величина высоты t, мм, перехода диаметра вала по отношению к предыду-

щему диаметру должна быть больше или равна размеру фаски   f, мм, (таблица 17);

           Рисунок 11 – Быстроходный вал (вал-шестерня)

d_б1 = 34 мм – диаметр буртика для упора подшипника. Необходимо обеспечить, чтобы величина диаметра d_б1 была больше или равна величии- не, рассчитанной по формуле d_П1 + 2 ×t = 30 + 2 ×2 = 34 мм. Значения высо- ты буртика t, мм, приведены в таблице 17. В этом случае величина высоты буртика t должна быть больше или равна величине радиуса закругления подшипника r, мм (таблица 18), что обеспечивает надежное осевое разме- щение подшипника на валу;

d_f1, d₁, d_a1, b₁ – размеры шестерни (раздел 9).

Для тихоходного вала (рисунок 12):

d_У2 = d_П2 = d_в2 + 2 × t = 35 + 2 · 2,5 =40 мм – диаметр вала под уплот-нение и подшипник. Необходимо учитывать, что значение посадочного диа- метра 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 18);

    d_К = 45 мм – диаметр под зубчатое колесо. Необходимо обеспечить, чтобы величина диаметра d_К была больше или равна величине размера, рас- считанного по формуле d_П2 + 2 ×t = 40 + 2 ×2,5 = 45 мм. Высота перехода ди- аметра t, мм, приведена в таблице 18. В этом случае высота перехода t дол -жна быть больше или равна величине радиуса закругления подшипника r, мм, (таблица 18), что обеспечивает надежное осевое размещение подшип -ника на валу;

d_б2 = 45 + 2 × 2,5 = 50 мм – диаметр буртика для упора колеса. С дру- гой стороны колеса для его надежного осевого крепления на валу при сборке устанавливается распорная втулка. Необходимо, чтобы высота пе- рехода  диаметра   t была больше или равна размеру фаски f (таблица 18).

                 Рисунок 12 – Тихоходный (выходной) вал

 Длины участков валов определяются после эскизной компоновки редуктора на миллиметровой бумаге непосредственным измерением линейкой или расчетом размерных цепей (раздел 13).

Таблица 18 – Значения высоты перехода t, ориентировочного радиуса подшипника r и величины фаски f   от диаметра вала d