Конструирование вала

(Образец описания конструкции на примере вала)

Конструкция вала показана на рисунке ….. Материал вала – сталь Ст.5 термообработка нормализация. Предел прочности =… МПа, предел текучести =… МПа. Для повышения износостойкости участок вала l _У под манжетное уплотнение подвергаем закалке ТВЧ на глубину 0,9…1 мм до твердости 40…50 HRC.

Определяем диаметр хвостовика вала из расчета на чистое кручение по пониженным касательным напряжениям [τ]=15…25 МПа.

d _ХВ = /формула/ = /подстановка/= 23,4 мм

В соответствии с типоразмером выбранной муфты принимаем диаметр хвостовика d _ХВ = 28 мм. Длина цилиндрического хвостовика по стандарту ГОСТ 12080 l _ХВ = 60 мм, радиус галтели r=1,6 мм, заходная фаска c = 1 мм.

Рисунок 5. – Эскиз тихоходного вала

Ширину паза под призматическую шпонку на хвостовике принимаем в соответствии со стандартом ГОСТ 23360: b = 8 мм. Длину шпоночного паза назначаем на 5 …10 мм меньше длины хвостовика. Принимаем стандартное значение l _Ш1 = 56 мм.

Для обеспечения контакта муфты и заплечика вала по плоской кольцевой поверхности принимаем высоту заплечика больше размера фаски муфты – с_М= 2,5 мм. Найдем расчетное значение диаметра вала под уплотнение /один из вариантов/

d _У2 = d _ХВ + 2· с_М + 2…5 = 28+2·2,5+2…5= 35…38 мм

Согласно размерам стандартных манжетных уплотнений принимаем d _У2 = 38 мм. Из каталога на подшипники выписываем значение диаметров d _П2 ближайшее большее по отношению к диаметру под уплотнение d _П2 = 40 мм.

Как следует из рисунка… (рисунок в разделе описание конструкции редуктора) заплечик вала в месте перехода от d _П2 к диаметру d _К2 не является упорным. Поэтому значение диаметра вала под зубчатое колесо принимаем ближайшее большее из ряда нормальных линейных размеров d _К2 = 42 мм. Зубчатое колесо упирается в буртик. Размер фаски на колесе с_К = 2,5 мм [2, с.101]. Из условия контакта по плоской кольцевой поверхности вычислим диаметр буртика d _Б2 = d_К2 + 2· с_К + 2…5=42+2·2,5+2…5=49…52 мм. Принимаем d _Б2 = 50 мм. По условию обеспечения нормального контакта правого подшипника с буртиком его диаметр должен быть не меньше d _Б2 = d _П2 +3,2 · r_П =40 + 3,2·2=46,4 мм (r_П =2 мм – размер фаски подшипника). Условие выполнено.

Длину участков вала и длину шпоночного паза под колесом получим в результате компоновки редуктора.

Для обеспечения технологичности изготовления ширину шпоночного паза под колесом принимаем такой же, как и для хвостовика - b = 8 мм.

Для уменьшения концентрации напряжений в местах изменения диаметра вала выполняем переход в виде галтели постоянного радиуса r =1,6 мм.

По рекомендациям книги [3], назначаем поля допусков сопрягаемых размеров: диаметр хвостовика (размер под муфту) – n6; диаметр под уплотнение – h9; диаметр под подшипник нормального класса точности – k6; диаметр под зубчатое колесо – p6; ширина шпоночных пазов – N9. Для предупреждения образования задиров в отверстии при монтаже зубчатого колеса и удобства ориентирования колеса относительно шпонки на начальном участке (на рисунке до тонкой линии) сопряжения l _ЗК назначаем поле допуска вала g9.

Шероховатости поверхностей [3]: хвостовика – Ra = 0,8 мкм; под уплотнение – Ra = 0,4 мкм; под подшипники нормального класса точности – Ra = 1,25 мкм; под зубчатое колесо – Ra = 1,25 мкм; торца заплечика вала, в который упирается правый подшипник - Ra = 1,6 мкм; шпоночных пазов - Ra = 1,6 мкм; остальные поверхности – Ra = 6,3 мкм.

Допуски формы и расположения [3, 4]: торцового биения заплечика вала, в который упирается правый подшипник, - 0,025 мм; отклонения от цилиндричности поверхностей под подшипники – 0,004 мм и соосности – 0,006 мм; радиального биения посадочной поверхности зубчатого колеса – 0,030 мм; шпоночных пазов –симметричности – 0,060 мм (в диаметральном выражении) и параллельности – 0,016 мм.

(Аналогично выполняется описание конструкций и определение размеров других оригинальных деталей: зубчатых колес, крышек подшипников, стаканов, промежуточной опоры в соосном редукторе, крышки и корпуса редуктора, мазеудерживающих и маслоотбойных колец и т.д.)