Практическая работа 5
Проектировочный расчет валов
Цель: Выбрать материал валов и допускаемые напряжения на кручение; выполнить проектный расчет валов на чистое кручение; выбрать предварительно тип подшипников, определить нагрузки на валах.
1 Выбор материала валов
В проектируемых редукторах рекомендуется применять термически обработанные среднеуглеродистые и легированные стали – Сталь 45, 40Х, одинаковые для быстроходного и тихоходного валов.
Для изготовления валов принимаем сталь...
Механические характеристики стали определяем по таблице 3.1 [1]: твёрдость заготовки….., σв =….Н/мм2, σТ =…..Н/мм2, σ-1 =…..Н/мм2.
2 Выбор допускаемых напряжений на кручение
Проектный расчет валов выполняется по напряжениям кручения (как при чистом кручении), т.е. при этом не учитывают напряжения изгиба, концентрации напряжений и переменность напряжений во времени (циклы напряжений). Поэтому, для компенсации приближенности этого метода расчёта, допускаемые напряжения кручения применяют заниженными: [τК] = 10…30 Н/мм2. При этом меньшие значения для быстроходных валов, большие для тихоходных.
Принимаем [τК] =10 Н/мм2 для быстроходного и [τК] =30 Н/мм2 тихоходного валов.
3 Определение геометрических параметров ступеней валов
Редукторный вал представляет собой ступенчатое цилиндрическое тело, количество и размеры ступеней которого зависят от количества и размеров установленных на вал деталей.
Проектный расчет ставит целью определить ориентировочно геометрические размеры каждой ступени вала: диаметр d и длину l.
Диаметры и длины ступеней валов округлить до ближайших стандартных чисел, определяя диаметр каждой последующей ступени по стандартному значению предыдущей.
Ряд нормальных линейных размеров, мм: 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, 53, 56, 60, 63, 67, 71, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 120, 125, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200.
Стандартные значения диаметров под подшипники принять равным диаметру внутреннего кольца подшипника (число кратное 5).
Значения высоты буртика t и размеры фаски подшипника r определить в зависимости от диаметра соответствующей ступени d
d |
17…24 |
25…30 |
32…40 |
42…50 |
52…60 |
62…70 |
71…85 |
t |
2 |
2,2 |
2,5 |
2,8 |
3 |
3,3 |
3,5 |
r |
1,6 |
2 |
2,5 |
3 |
3 |
3,5 |
3,5 |
При разработке чертежа общего вида привода размеры диаметров и длин ступеней уточняются.
Определяем геометрические параметры быстроходного вала, выполняем эскиз вала
Рисунок 1 Типовая конструкция быстроходного вала
(1)
где МК = Т1 – крутящий момент, равный вращающему моменту на валу, Н·м;
[τК] - допускаемые напряжения кручения, Н/мм2.
Принимаем d1 = мм.
(2)
Принимаем l1 = мм.
,
(3)
где t – высота буртика, мм
Принимаем диаметр под подшипник d2 = мм.
(4)
,
(5)
где r – координаты фаски подшипника, мм (принимаем по таблице)
Принимаем d3 = мм.
(6)
(7)
где В – ширина подшипника, выбранного далее в пункте 4