6.3.4. Промежуточный вал

Промежуточные валы редукторов не имеют концевых участков (рис 6.6). Действие крутящего момента распространятся только на участок вала между колесом быстроходной и шестерни тихоходной ступеней. Поэтому из условия прочности на кручение определяют диаметр d₄, а затем из конструктивных соображений определяют другие диаметры вала d₃ и (буртик в конструкции промежуточного вала может отсутствовать, тогда диаметр d_б не определяется).

Диаметр вала под колесо быстроходной и шестерню тихоходной ступеней определяют по формуле, мм: .

Промежуточный вал коническо-цилиндрического редуктора устанавливают в конических роликоподшипниках. Схема установки – «враспор». Диаметр под подшипник можно определить из конструктивных соображений по формуле, мм: . (6.6)

Более технологичным решением является установка между подшипником и колесом дистанционного кольца Г-образного сечения (рис 6.5).При необходимости, диаметр буртика определяется так же, как и для ведущего или ведомого валов.

О пределение длин участков промежуточного вала не вызывает особых трудностей. Длины ступеней вала, предназначенные для размещения подшипников, можно принять равными ширине подшипников. Длина центрального участка, предназначенного для размещения зубчатых колёс, определяется конструктивно с учётом длин ступиц зубчатых колёс и зазоров. Величина зазора между колёсами и подшипниками принимается равной а=10 мм, а величину зазора между колесом и шестерней можно принять 0,5а.

6.4. Подбор и проверка шпонок

Для передачи крутящих моментов в редукторах рекомендуется применять призматические шпонки со скругленными торцами по ГОСТ 23360 – 78. Размеры поперечного сечения шпонки b, h, а также глубину паза на валу t₁ и в ступице t₂ выбирают из табл. 6.9 в зависимости от диаметра вала в месте установки шпонки. Номинальную длину l шпонки выбирают из стандартного ряда в соответствии с длиной ступицы (шириной), сидящей на валу детали, обычно длину шпонки принимают на 5…10 мм меньше длины ступицы детали.

Поскольку срез стандартной шпонки является проблематичным, основным проверочным расчетом на прочность является расчет по напряжениям смятия.

Допускаемые напряжения смятия назначают в зависимости от вида соединения (в нашем случае неподвижное), материала ступицы и характера нагрузки. При стальной ступице и спокойной нагрузке допускаемое напряжение смятия принимают [_см] = 110…190 МПа, при колебаниях нагрузки [_см] = 90…140 МПа. Если нагрузка имеет ударный характер, то [_см] = 60…90 МПа. При чугунной ступице [_см] = 50…90 МПа.

Таблица 6.9

Шпонки призматические (гост 23360 – 78)

Диаметр вала d, мм	Сечение шпонки		Глубина паза		Фаска, мм	Длина l, мм
	b, мм	h, мм	Вала t1, мм	Ступицы t2, мм
Свыше 12 до 17 Свыше 17 до 22	5 6	5 6	3 3,5	2,3 2,8	0,25…0,4	10…56 14…70
Свыше 22 до 30	8	7	4	3,3	0,4…0,6	18…90
Свыше 30 до 38 Свыше 38 до 44	10 12	8	5	3,3		22…110 28…140
Свыше 44 до 50 Свыше 50 до 58 Свыше 58 до 65	14 16 18	9 10 11	5,5 6 7	3,8 4,3 4,4		36…160 45…180 50…200
Свыше 65 до 75	20	12	7,5	4,9		56…220
Свыше 75 до 85 Свыше 85 до 95	22 25	14	9	5,4	0,6…0,8	63…250 70…280

Примечания: 1. Длины призматических шпонок l выбирают из следующего ряда: 10, 12 ,14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 125, 140, 160, 180, 200, 220, 250. 2. Пример условного обозначения шпонки размерами b = 16 мм, h = 10 мм, l = 50 мм: Шпонка 161050 ГОСТ 23360 – 78.

Если при проверке шпонок _см окажется значительно ниже [_см], то можно взять шпонку меньшего сечения – как для диаметра вала предыдущего диапазона, и снова проверить ее на смятие.

6.4.1. Ведомый вал

Подбор и проверку прочности шпонок на ведомом валу производят в следующей последовательности:

• Шпонка на выходном конце (под ведущей звёздочкой):

,

(6.7)

где z – число шпонок в рассматриваемом месте (чаще всего z=1);  рабочая длина шпонки.

• Шпонка под колесом:

.

6.4.2. Ведущий вал

Шпонка на выходном конце (под шкивом):

.

Если шестерня на ведущем валу является насадной, то шпонка проверяется по формуле:

.

6.4.3. Промежуточный вал

На промежуточном валу вполне достаточно проверить наиболее нагруженную шпонку (под коническим колесом):

.

6.5. Проверка подшипников

Проверку предварительно подобранных подшипников при частоте вращения вала n≥1 об/мин проводят по динамической грузоподъёмности С_r.

Радиальные реакции опор (подшипников) определяют из уравнений статики: сумма моментов внешних активных сил и реакции другой опоры относительно рассматриваемой опоры равна нулю. Радиальную реакцию подшипника считают приложенной к оси вала в точке пересечения с ней нормалей, проведённых через середины контактных площадок тел качения и внутренних колец подшипника. Для радиальных подшипников эта точка расположена на середине ширины подшипника. Для радиально-упорных подшипников эта точка смещена от широкого торца наружного кольца подшипника на расстояние _с:

• для радиально-упорных однорядных шариковых подшипников;

;

• для конических однорядных роликовых подшипников

.

При установке вала на двух радиальных шариковых или радиально-упорных роликовых подшипниках нерегулируемых типов осевая нагрузка на подшипник R_a равна внешней осевой силе F_a, действующей на вал. Причём, силу F_a воспринимает тот подшипник, который ограничивает осевое перемещение вала под действием этой силы.

При определении осевых нагрузок на радиально-упорные подшипники регулируемых типов необходимо учитывать дополнительные осевые силы R_s, возникающие под действием радиальной нагрузки F_r, из-за наклона линии контакта тела качения и кольца подшипника. Значения этих сил зависят от типа подшипника, угла контакта и значений радиальных сил.