1. Проектный (ориентировочный) расчет и конструирование валов

Проектный расчет вала может быть лишь ориентировочным, так как при его выполнении еще неизвестны конструктивные элементы вала, влияющие на его выносливость и статическую прочность, а также не всегда известны расстояния между опорами и точками приложения нагрузок. Поэтому в качестве проектного применяют весьма простой условный расчет по пониженным допускаемым напряжениям кручения по формуле:

d  , (1.1)

где d - диаметр вала в мм; Т - крутящий момент, Нм; k - допускаемое напряжение на кручение, МПа. Обычно принимают k=20...25 МПа для концевых участков вала; k=10...15 МПа для промежуточных валов в опасном сечении в месте посадки колеса или шестерни.

Вычисленные значения диаметров округляют по ГОСТ 6636-69 до ближайшего большего значения из ряда R40:

10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,24,25,26,28,30,32,34(35),36,38,40,42,45,48,50,53(55),56,60,63(65),67(70),71,75,80,85,90,95,100,105,110,120,125,130,140,150. В скобках приведены размеры посадочных мест для подшипников качения. Диаметры остальных участков вала (из этого же ряда) принимаются по конструктивным и технологическим соображениям, например, для удобства посадки на вал подшипников качения, зубчатых и червячных колес и т.д.

1.1. Быстроходный вал

Быстроходные валы редукторов, коробок передач имеют консольный участок для установки полумуфт, шкивов, звездочек, участки для установки подшипников и участки, на которых нарезают зубья шестерен цилиндрических или конических зубчатых передач, витки червяков.

По формуле (1.1) определяют диаметр консольного участка вала d, принимая []k=20...25 МПа. Если быстроходный вал приводится во вращение валом электродвигателя через стандартную муфту, то диаметр входного конца этого вала должен быть согласован с диаметром вала электродвигателя, т.е. d=(0,8...1,0)dэ, где dэ - диаметр вала электродвигателя. При выполнении этого условия соединение валов осуществляют стандартной муфтой.

Консольные участки могут быть выполнены цилиндрическими (рис. 1.1) или коническими (рис. 1.2).

tцил d dп fп c45 l dбп Рис. 1.1

Деталь, устанавливаемая на цилиндрический конец вала (рис. 1.1), доводят до упора в буртик. Высоту буртика tцил принимают по табл. 1.1. Если соседним с концевым участком вала является участок для установки подшипника, высота буртика t должна быть согласована с посадочным диаметром подшипника, предусматривая возможность установки подшипника без съема призматической шпонки. Ориентировочно значение диаметра dп вала под подшипник можно определить по формуле: dп  d+2t2+1 (мм), где

t2 - глубина шпоночного паза в ступице детали (ГОСТ 23360-78).

Таблица 1.1