Проектирование валов
Эскизная компоновка
Эскизную компоновку (ЭК) выполняем в масштабе 2.5:1.
ЭК выполняем в следующей последовательности:
На расстояниях
,мм,
,мм,
,мм,
,мм,
,мм
проводим оси валов привода.Определяем диаметры валов по формуле
,
где 
-
момент на i-том валу
привода;
-допускаемые касательные напряжения,
=15..25Мпа;
принимаем
=20Мпа.
Тогда диаметр первого вала
;
Диаметр второго вала
;
Диаметр третьего вала
Диаметр четвертого вала
;
Диаметр пятого вала
Диаметр шестого вала
;
Диаметр седьмого вала
Для установки валов выбираем подшипники ШПРО легкой серии (рис. 5). Основные характеристики подшипников приведены в табл. 5.
Таблица 5
d, мм |
D,мм |
B, мм |
3 |
10 |
4 |
4 |
13 |
5 |
6 |
19 |
6 |
9 |
26 |
8 |
В соответствии с этим принимаем:
,
,
,
.
На чертеже проводим линии, изображающие валы.
На чертеж наносим изображения зубчатых колес в соответствии с размерами, указанные на рис.3 и рис.4. Основные размеры приведены в табл. 6.
Таблица 6
-
№ колеса
,
мм
,
мм
,
мм
,
мм
,мм1
12
3
7
5
10
2
19,2
3
7
3,2
10
3
11,2
3
7
5
10
4
20
3
7
3,2
10
5
10,8
3
7
5
10
6
20,4
3
7
3,2
10
7
10,4
3
7
5
10
8
24,8
4
8
3,2
10
9
9,6
4
8
5
10
10
38,8
6
12
3,2
16
11
30,96
6
12
9,05
10
12
77,40
9
18
9,05
14
Рис. 3
Рис. 4
Наносим изображения подшипников в соответствии с таблицей 5 и рис.5
.
Рис. 5
Зазоры между зубчатыми колесами и подшипниками 3, мм.
Определяем длины участков между центрами подшипников и зубчатых колес выходного вала (рис. 6).
Рис. 6
;
;
.
Выбор материалов
Для валов часто применяют стали марок 20..30. Неответственные, малонагруженные валы можно изготавливать из сталей марок Ст3, Ст4 и Ст5. Углеродистые стали подвергают нормализации. Конструкционные легированные стали 40Х,45ХН,40Г,50Г,30ХГТ,35ХГС и другие применяют при необходимости ограничить массу и габаритные размеры вала, повысить стойкость шлицевых соединений, а также в случае предъявления особых требований к качеству поверхностных слоев вала или зубьев, нарезанных на валу.
При работе в средах с повышенными температурами для валов используют нержавеющие стали 1Х13, 3Х13 (t<600С), сложнолегированные стаи аустенитного класса 1Х18Н3Т, Х23Н18 (t<800C) и сплавы на никелевой основе Х15Н60,Х20Н80 (t<950) и др. Кроме способности работать при высоких температурах жаропрочные стали и сплавы обладают высокой износостойкостью в абразивных средах.
В точной механике валы изготавливают и из алюминиевых сплавов, для уменьшения массы, а также если вал должен быть изолятором, широко используют синтетические материалы: аминопласт МФ, фенопласт К18-2, текстолит, винипласт, органическое стекло, полиэтилен, фторопласт, полистирол и другие термопласты.
Для изготовления валов применяем легированную сталь марки 40Х. Механические свойства стали 40Х до диаметра заготовки 120 мм приведены в таблице 7.
Таблица 7
Материал |
|
,МПа |
|
|
|
|
|
Сталь40Х |
900 |
750 |
410 |
240 |
0,15 |
0,05 |
217 |
,МПа
,МПа
,МПа
