3. Выбор подшипников качения

Типоразмер подшипников определяют по величине диаметра внутреннего кольца, равного диаметру ступени вала под подшипники. При выборе типа подшипника необходимо соблюдать следующие условия:

- выбирают шариковые радиальные;

- шариковые радиально-упорные или роликовые конические.

Здесь - коэффициент, учитывающий вращение колец подшипника: - при вращении внутреннего кольца; - наружного кольца.

Далее выписывают основные параметры подшипников: геометрические размеры - , , ; динамическую и статическую грузоподъемности (таблица ).

Таблица 2.3 - Канавки под язычок стопорной шайбы

Резьба
М20 1,5 М22 1,5 М24 1,5 М27 1,5 М30 1,5 М33 1,5 М36 1,5 М39 1,5 М42 1,5 М45 1,5 М48 1,5 М52 1,5 М56 2,0 М60 2,0	6 6 6 6 6 6 6 6 8 8 8 8 8 8	2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3	3,5 3,5 3,5 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 6,0	1,0 1,0 1,0 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5	16,5 18,5 20,5 23,5 26,5 29,5 32,5 35,5 38,5 41,5 44,5 48,0 52,0 56,0

4. Материалы валов

В проектируемых передачах рекомендуется применять термически обработанные среднеуглеродистые и легированные стали 45, 40Х, 40ХН и др. Механические характеристики сталей для изготовления валов определяют по таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Механические свойства сталей для валов

Марка стали	ГОСТ	Диаметр заготовки, мм	Твердость, НВ (не ниже)	Механические характеристики, МПа
Ст 5	380-88	До 200	190	520	280	220	130
45	1050-88	До 120	240	800	550	350	210
45	1050-88	До 80	270	900	650	380	230
40Х	4543-71	До 120	270	900	750	410	240
40ХН	4543-71	До 200	270	920	750	420	250
12ХН3А	4543-71	До 120	260	950	700	420	210

5. Нагрузки валов

Основными нагрузками, действующими на валы, являются силы от передач. Нагрузки на валы передаются через насаженные на них детали: зубчатые или червячные колеса, шкивы, звездочки, полумуфты и др.

Расчетную схему составляют по чертежу сборочной единицы вала. Вал на подшипниках рассматривают как балку на двух шарнирных опорах, расположенных на оси вала.

В простых расчетах принимают, что насаженные на вал детали передают сосредоточенные силы и моменты валу на середине ширины зубчатого венца колеса и звездочки, обода шкива и т.д. Если силы, действующие на вал, расположены в разных плоскостях, то их раскладывают на две взаимно перпендикулярные плоскости (горизонтальную ХZ и вертикальную УZ).

При составлении расчетной схемы вала необходимо правильно определить направление сил и крутящих моментов. Момент движущих сил, приложенных к валу, совпадает с направлением вращения вала. Момент сил сопротивления направлен противоположно вращению вала. Следовательно, окружная сила на ведущей шестерне создает момент сопротивления, направленный против вращения, а на ведомом колесе создает движущий момент по направлению вращения.

Радиальная сила всегда направлена по радиусу к центру колеса.

Направление осевой силы на цилиндрическом косозубом колесе зависит от направления винтовой линии зубьев. Шестерня и колесо цилиндрического косозубого зацепления должны иметь противоположное направление винтовой линии зубьев. Конические передачи с круговыми зубьями следует проектировать так, чтобы осевая сила на шестерне была направлена от вершин к основанию конуса. В червячной передаче направление силы зависит от направления витков червяка.

Консольная сила от муфты перпендикулярна оси вала, но ее направление в отношении окружной силы может быть любым. Поэтому рекомендуется принять худший случай нагружения – направить силу противоположно силе , что увеличит напряжения и деформацию вала.

Поперечную силу от муфты приближенно можно принять

, (3.1)

где - вращающий момент; - диаметр действия окружной силы в муфте (таблица 3.2).

Таблица 3.2 - Предельные частоты вращения и ориентировочные диаметры передачи окружной силы в муфтах

Диаметр посадочно-го отвер-стия, мм	Муфта упругая				Муфта компенсирующая цепная
	Втулочно-пальцевая		Со звездочкой
	,	, мм	,	, мм	,	, мм
12; 14 16; 18 20; 22 25; 28 32; 36 40; 45 50; 55 60 70 80; 90	127 106 95 77 63 50 48 48 38 30	48 58 68 84 100 120 140 170 190 242	58 50 37 33 30 25 - - - -	34 39 50 65 80 105 - - - -	- - 27 23 20 17 13 13 12 12	- - 74 74 82 98 143 147 147 228

Для соединения выходного конца вала ротора двигателя и входного вала редуктора применены упругие втулочно-пальцевые муфты и муфты со звездочкой. Для соединения выходного конца вала редуктора и приводного вала рабочей машины применены цепные муфты.

После составления расчетной схемы, на которую нанесены все внешние силы, нагружающие вал, определяют реакции опор в горизонтальной и вертикальной плоскостях (см. рис. 3.1). В этих же плоскостях строят эпюры изгибающих моментов и , эпюру суммарных изгибающих моментов , отдельно эпюру крутящего момента .

Расчетную схему вала и эпюры моментов следует выполнить в масштабе и расположить на одном листе пояснительной записки.