Глава 7 Проектный расчет валов. Эскизная компоновка редуктора
Основными критериями работоспособности проектируемых редукторных валов являются прочность и выносливость. Они испытывают сложную деформацию – совместное действие кручения, изгиба и растяжения (сжатия). Но так как напряжения в валах от растяжения небольшие в сравнении с напряжениями от кручения и изгиба, то их обычно не учитывают.
Расчет редукторных валов производится в два этапа: 1-й – проектный (приближенный) расчет валов на чистое кручение; 2-й – проверочный (уточненный) расчет валов на прочность по напряжениям изгиба и кручения (см. 11.3).
7.1 Выбор материала валов
В проектируемом редукторе применим термически обработанную среднеуглеродистую сталь 45.
7.2 Выбор допускаемых напряжений на кручение
Проектный
расчет валов выполняем 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 расчета допускаемые
напряжения на кручение применяют
заниженными:
= 10…20 Н/мм2.
При этом меньшие значения
=
10 Н/мм2
– для
быстроходных валов, большие
=
20 Н/мм2
–
для тихоходных.
7.3 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: ее диаметр d и длину l.
Определяем размеры 1-ой ступени под элемент открытой передачи или полумуфту:
7.3.1 Определяем размеры 1-ой ступени под элемент открытой передачи или полумуфту:
а) для быстроходного вала:
мм, (7.1)
где Мк = Т – крутящий момент, равный вращающий моменту на валу, Н∙м (см. табл. 2.3);
– см. п. 7.2.
Подставим данные, находим:
мм.
Полученное значение диаметра d1 =30,5 мм, округляем до ближайшего значения из ряда нормальных линейных размеров d1 = 32 мм [7, табл. 13.15, стр. 326].
мм. (7.2)
Полученное значение длины l1 =44,8 мм, округляем до ближайшего значения из ряда нормальных линейных размеров l1 = 45 мм [7, табл. 13.15, стр. 326].
Б) для тихоходного вала:
мм;
Полученное значение диаметра d1 =40,8 мм, округляем до ближайшего значения из ряда нормальных линейных размеров d1 = 40 мм [7, табл. 13.15, стр. 326].
мм. (7.3)
Полученное значение длины l1 =60 мм, округляем до ближайшего значения из ряда нормальных линейных размеров l1 = 60 мм [7, табл. 13.15, стр. 326].
7.3.2 Определяем размеры 2-ой ступени под уплотнение крышки с отверстием и подшипник:
а) для быстроходного вала:
мм; (7.4)
где t – высота буртика (см. табл. 7.1. [7, стр. 112]);
Подставим данные, находим:
мм.
мм. (7.5)
Полученное значение длины l2 =60 мм, округляем до ближайшего значения из ряда нормальных линейных размеров l1 = 60 мм [7, табл. 13.15, стр. 326].
Б) для тихоходного вала:
мм;
где t – высота буртика (см. табл. 7.1. [7, стр. 112]);
Подставим данные, находим:
мм.
мм. (7.6)
Полученное значение длины l2 =56,25 мм, округляем до ближайшего значения из ряда нормальных линейных размеров l2 = 56 мм [7, табл. 13.15, стр. 326].
7.3.3 Определяем размеры 3-ей ступени под шестерню, колесо:
а) для быстроходного вала:
мм; (7.7)
где r – высота буртика (см. табл. 7.1. [7, стр. 112]);
Подставим данные, находим:
мм.
Полученное значение диаметра d3 =49,6 мм, округляем до ближайшего значения из ряда нормальных линейных размеров d3 = 50 мм [7, табл. 13.15, стр. 326].
Б) для тихоходного вала:
мм; (7.7)
где r – высота буртика (см. табл. 7.1. [7, стр. 108]);
Подставим данные, находим:
мм.
Полученное значение диаметра d3 =54,6 мм, округляем до ближайшего значения из ряда нормальных линейных размеров d3 = 56 мм [7, табл. 13.15, стр. 326].
Длину 3-ей ступени l3 определяем графически на эскизной компоновке (см. п.7.5.5, приложение).
7.3.4 Определяем размеры 4-ой ступени:
Для быстроходного и тихоходного валов d4 = d2 (см. п. 7.3.2); длина l4 равна ширине предварительно выбранных подшипников (см. п.7.4).