6.5. Расчет тихоходного вала редуктора.

6 В е .5.1. Проектный расчет тихоходного вала.

В

Е

Рис. 6.4. Расчетная схема тихоходного вала.

• Выбор материала вала.

Для валов редукторов общего назначения применяют углеродистые стали Ст.3, Ст.4, Ст.5,25,30,40 и 45 без термообработки. Валы, к которым предъявляются повышенные требования по несущей способности и долговечности, изготавливают из улучшенных среднеуглеродистых или легированных сталей 35,40,45,40Х,40ХН и др. Ответственные тяжелонагруженные валы изготавливают из легированных сталей 40ХН,40ХН2МА, 30ХГТ и др. Механические характеристики сталей представлены в Приложении 7.

В нашем случае в качестве материала вала выберем конструкционную сталь 35 по ГОСТ 1050-88 со следующими механическими характеристиками:

б_В=520МПа, б_т =280Мпа, τ_Т =170МПа,

б_-1 =250МПа, τ_-1 =150Мпа

• Определение диаметра и длины выходного конца тихоходного вала.

Т ак как конструкция вала (места приложения нагрузки, расположения опор и т.п.) на данном этапе не известно, то предварительно определяем минимальный диаметр из расчета только на кручение:

где d_вых – диаметр выходного конца вала (диаметр вала под муфтой) , мм;

Т₂ – крутящий (вращающий) момент на тихоходном валу, Нм;

[τ] – условное допускаемое напряжение при кручении, обычно принимают [τ]=15…30 МПа

После подстановки значений [τ] формула примет вид:

.

В нашем случае :

.

Полученное значение диаметра округляем до ближайшего стандартного значения по ГОСТ 6636-69, которое должно соответствовать посадочному диаметру зубчатой муфты (Приложение 11).

Стандартные значения диаметра (мм) следующие: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; 6; 70; 75; 80; 85; 90; 95; 100; 105; 110; 120; 125 и т.д.

Длина выходного участка вала стандартизована и зависит от типа размера зубчатой муфты.

Зависимость диаметра и длины выходных концов валов представлены в Приложении 13.

В нашем случае принимаем ,

• Определение диаметров и длины участков ступенчатого тихоходного вала.

После определения диаметра и длины выходного конца вала назначают диаметры и длины других участков вала из конструктивных соображений с учетом удобства монтажа на вал колес, подшипников и необходимости фиксации этих деталей на валу в осевом направлении.

• Диаметр вала под подшипники определим по формуле:

• Длина вала под подшипник со стороны выходного конца вала может быть определена по формуле:

,

а с противоположной стороны длина вала под подшипник равна ширине подшипника, т.е.

Значение диаметра вала под подшипник должно быть стандартным и соответствовать диаметру внутреннего кольца подшипника.

• Диаметр вала под колесо определим по формуле:

• Длина вала под колесо соответствует ширине зубчатого колеса, т.е.

• Для фиксации колеса на валу вводится участок вала, называемый буртом.

• Длина бурта принимается из конструктивных соображений:

Чтобы прижать колесо к бурту применяется дистанционное кольцо.

Наружный диаметр кольца соответствует диаметру бурта, а длина кольца – длине бурта, т.е. .

• Предварительный выбор подшипников.

Подшипник выбираем по диаметру вала и по соотношению F_a/ F_r.

Fa/ Fr	< 0.35	0.35 – 0.7	0.71 – 1	> 1
Тип подшипника	00000	36000	46001	66000
Угол касательной α, градус	0	12	26	36

Подшипники выбираем из Приложения 8 или 9 .

Для прямозубых передач применяют радиальные однорядные шарикоподшипники (ГОСТ 8338-75), для косозубых передач – радиально-упорные подшипники (ГОСТ 831-75).

В нашем случае

Выбираем радиально-упорный подшипник тип 36000 легкой узкой серии для d_п = 45 мм. (рис.6.5.)

Рис. 6.5. Эскиз подшипника.

Представим параметры выбранного подшипника в таблице 6.12.:

Таблица 6.12.

Обозначение подшипника	Размеры, мм				Грузоподъемность, кН
	d	D	В	r	С	С0
36209	45	85	19	2.5	32,3	25,6

• Предварительный выбор шпонок.

По величине посадочных диаметров выбираем размеры призматических шпонок по ГОСТ 23360-78. (Приложение 12)

Рис 6.6. Эскиз шпоночного соединения.

Длина шпонки принимается на 3…10 мм меньше, чем длина насаживаемой детали, из стандартного ряда. Зубчатое колесо крепится на тихоходном валу с помощью шпонки; на выходном конце вала крепится полумуфта так же с помощью шпонки.

Так как ширина насаживаемого колеса , то длину шпонки принимаем . Длина выходного конца вала , поэтому длину шпонки принимаем . Для призматических шпонок .

Параметры выбранных шпонок представим в виде таблицы 6.13:

Таблица 6.13.

Диаметр вала d, мм	Сечение шпонки, мм		Глубина паза, мм		Длина шпонки l, мм
	b	h	вала t1	ступицы t2
50	14	9	5.5	3.8	63
40	12	8	5	3,3	70