3.4 Предварительный расчет валов редуктора

Проектирование валов начинают с определения диаметра выходного конца вала (рис. 3.3) из расчета на кручение по пониженному допускаемому напряжению без учета влияния изгиба:

,

где Т — крутящий момент на валу, Нмм; [τ_к] — допускаемое напряжение на кручение, для валов из сталей 40, 45 принимают [τ_к] = 20…30 МПа, для сталей 40Х, 40ХН [τ_к] = 30…35 МПа.

Рис. 3.3

Расчетный диаметр вала округляют до большего ближайшего значения из стандартного ряда: 10; 10,5; 11; 11,5; 13; 14; 15; 16; 17; 18; 19; 20; 21; 22; 24; 25; 26; 28; 30; 32; 33; 34; 36; 38; 40; 42; 45; 48; 50; 52; 55; 60; 63; 65; 70; 75; 80; 85; 90; 95; 100; 105; 110; 120; 125; 130 и далее через 10 мм. Диаметр вала под подшипником и уплотнением ориентировочно определяют как: , где t – высота заплечика для цилиндрического конца вала (табл. 3.20).

Размер округляют до ближайшего большего стандартного значения из следующего ряда чисел подшипников качения, мм: 17; 20; 25; 30; 35 и т.д. через 5 мм, и проверяют возможность установки подшипника без съёма шпонки: , где t₂ – глубина шпоночного паза в отверстии шкива или полумуфты (табл. 3.21). Длину участка вала под уплотнением и шарикоподшипником предварительно принимают равной .

Таблица 3.20

Концы валов цилиндрические (по ГОСТ 12080-66), мм

d	l	R	c	d	l	r	c	d	l	r	c	d	l	r	c
20	36	1,6	1,0	32	58	2,0	1,6	50	82	2,5	2,0	80	130	3,0	2,5
22	36	1,6	1,0	36	58	2,0	1,6	55	82	2,5	2,0	90	130	3,0	2,5
25	42	1,6	1,0	40	82	2,0	1,6	60	105	2,5	2,0
28	42	1,6	1,0	45	82	2,0	1,6	70	105	2,5	2,0

Диаметр участка вала под уплотнение может быть выполнено меньшим диаметра под подшипником на 14 мм. Размер принимают равным размеру по ГОСТ 8752-79 для резиновых армированных манжет или аналогичному размеру для уплотнений другого типа, если это сделать невозможно, то принимают .

Диаметр вала под шестерней и колесом определяют из условия: , где – размер фаски выбранных подшипников. Диаметр согласуют с необходимой высотой заплечика t_п (табл. 3.26 и 3.27) для упора подшипника и округляют до ближайшего большего значения нормального линейного размера (табл. 3.22).

Диаметр буртика для упора шестерни или колеса принимают ближайшим стандартным, удовлетворяющим условию: , где f – размер фаски ступицы шестерни или колеса, мм (табл. 3.23).

Длина участков валов различного диаметра назначают, согласуя с шириной ступиц подшипников, уплотнений, шестерни и колеса, толщиной стенок корпуса редуктора и крышек, а также с принятыми расстояниями между вращающимися деталями (шкив, шестерня и колесо) и неподвижными корпусом и крышками. Диаметры остальных участков валов назначают исходя из конструктивных соображений.

Таблица 3.21

Шпонки призматические (по ГОСТ 23360-78), мм

метр вала d, мм	Сечение шпонки,мм		r, мм	Глубина паза, мм		Длина l, мм
	b	h		вала t1	ступицы t2
1	2	3	4	5	6	7
Св.12 до 17	5	5	0,250,4	3	2,3	1056
Св.17 до 22	6	6		3,5	2,8	1470
Св.22 до 30	8	7		4	3,3	1890
Св.30 до 38	10	8	0,40,6	5	3,3	28110
Св.38 до 44	12	8		5	3,3	28140
Св.44 до 50	14	9		5,5	3,8	36160
Св.50 до 58	16	10		6	4,3	45180
Св.58 до 65	18	11		7	4,4	50200
Св.65 до 75	20	12	0,60,8	7,5	4,9	56220
Св.75 до 85	22	14		9	5,4	63250
Св.85 до 95	25	14		9	5,4	70280

Таблица 3.22

Нормальные линейные размеры, мм (по ГОСТ 6636-69)

3,2	5,6	10	18	32	56	100	180	320	600
3,4	6,0	10,5	19	34/35	60/62	105	190	340	630
3,6	6,3	11	20	36	63/65	110	200	360	670
3,8	6,7	11,5	21	38	67/70	120	210	380	710
4,0	7,1	12	22	40	71/72	125	220	400	750
4,2	7,5	13	24	42	75	130	240	420	800
4,5	8,0	14	25	45/47	80	140	250	450	850
4,8	8,5	15	26	48	85	150	260	500	900
5,0	9,0	16	28	50/52	90	160	280	530	950
5,3	9,5	17	30	53/55	95	170	300	560

Таблица 3.23

Высота заплечников и размеры фасок

Пара-метры	Диапазон диаметров d, мм
	1722	2430	3238	4044	4550	5258	6065	6775	8085	9095
r	1,5	2	2,5	2,5	3	3	3,5	3,5	3,7	4
f	1	1	1,2	1,2	1,6	2	2	2,5	2,5	3
tц	3	3,5	3,5	3,5	4	4,5	4,6	5,1	5,6	5,6
tк	1,5	1,8	2	2,3	2,3	2,5	2,7	2,7	2,7	2,9
tц и tк – высота заплечиков для цилиндрических и конических концов вала, соответственно