 
        
        - •1.Проектный расчет валов.
- •1.1. Быстроходный вал редуктора (рис. 1.1.А)
- •1.2. Промежуточный вал (рис 1.Б.)
- •1.3. Тихоходный вал (рис. 1.В)
- •2. Уточненный расчет валов.
- •Для шлицевых валов принимают при прямообочных шлицах
- •Выбор типа подшипников.
- •2.2. Выполнение эскизной компоновки
- •Эскизная компоновка редуктора, выполненного по развернутой схеме (рис. 2.2)
- •Эскизная компоновка редуктора с раздвоенной быстроходной ступенью (рис. 2.3)
- •2.2.3. Эскизная компоновка соосного редуктора (рис. 2.4)
- •Определение точек приложения нагрузок на валы и опоры и определение расстояний между ними.
- •4. Определение опорных реакций и величин изгибающих моментов. Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов.
- •5. Определение запасов прочности.
- •6. Расчет грузоподъемности подшипников.
- •Библиографический список
ВОЛЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
ВОДНОГО ТРАНСПОРТА
Шкляр Ю.Л.
ДЕТАЛИ МАШИН
РАСЧЕТ ВАЛОВ И ПОДБОР ПОДШИПНИКОВ
Методические указания к курсовому проекту по деталям машин
для студентов очного и заочного обучения всех инженерных специальностей.
2000 г.
Расчет валов редуктора производится в два этапа:
- проектный расчет на чистое кручение; 
- уточненный (проверочный). 
1.Проектный расчет валов.
Этот расчет выполняет для предварительного определения диаметра валов. Расчет ведут на кручение по пониженным допускаемым напряжениям. Диаметр вала в мм определяют по формуле
 (1.1)
 (1.1)
где Т - вращающий момент на валу, Н·мм; [τ] - допускаемое напряжение, Н/мм2.
Для быстроходного и тихоходного валов по формуле (1.1) определяют диаметры входных участков; для промежуточного - диаметр в месте посадки колеса.
Диаметры остальных участков валов назначают по конструктивным соображениям с учетом удобства посадки на вал подшипников, зубчатых колес и необходимости фиксации этих деталей на валу в осевом направлении.
1.1. Быстроходный вал редуктора (рис. 1.1.А)
Для быстроходного вала рекомендуют принимать [τ]= 22 ÷ 25 МПа. Если быстроходный вал соединяют с валом электродвигателя, то независимо от результатов расчета на прочность, диаметр выходного участка следует принимать d = (0,8 ÷ 1,0) dд, где dд – диаметр вала электродвигателя.
Диаметр вала под подшипник dn ≥d + 2 t. Полученное значение округляют в ближайшую сторону до числа, кратного пяти. Для фиксации подшипника в осевом направлении необходимо увеличить диаметр вала d δn ≥dn + 3 r.
1.2. Промежуточный вал (рис 1.Б.)
По формуле (1.1) определяют диаметр вала dк под колесом, принимая [τ]= 10 ÷ 15 МПа. Диаметр вала в месте посадки подшипников d n = dк - 3 r (рис. 1.б, исп. II). Диаметры остальных участков: d δn ≥ dк + 3 f; d δn ≥ dn + 3 r.
1.3. Тихоходный вал (рис. 1.В)
По формуле (1.1) определяют диаметр выходного участка вала d, принимая [τ]= 20 - 22 МПа. Диаметры остальных участков: dП ≥ d + 2 t; d δn ≥ dn + 3 r; dк ≤ d δn.
 
  
Рис. 1.1. Конструкции валов.
Высоту буртика t, координату фаски подшипника r и размер фаски f (мм) принимают в зависимости от диаметра d посадочной поверхности:
| d | от 25 до 30 | от 32 до 40 | от 42 до 50 | от 52 до 60 | от 62 до 70 | от 71 до 85 | от 86 до 95 | 
| t | 2,2 | 2,5 | 2,8 | 3 | 3,3 | 3,5 | 4 | 
| r | 2 | 2,5 | 3 | 3 | 3,5 | 3,5 | 4 | 
| f | 1 | 1,2 | 1,6 | 2 | 2 | 2,5 | 2,5 | 
Вычисленные значения диаметров округляют до ближайшего из ряда диаметров: 20, 21, 22, 24, 25, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 45, 48, 50, 52, 55, 60, 63, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100.
2. Уточненный расчет валов.
Цель расчета - определение запаса прочности S в опасном сечении вала по формуле
 ,
 (2.1)
,
 (2.1)
Расчетное значение S не должно быть меньше допускаемого [S] = 2,5.
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
 ,
 (2.2)
,
 (2.2)
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
 .
 (2.3)
.
 (2.3)
В этих формулах σ-1 и τ-1 - пределы выносливости материала вала при симметричных циклах изгиба и кручения. Для углеродистой стали σ-1 = 0,43 σв; для легированной стали σ-1 = 0,35 + (70 ÷ 120) МПа. Предел выносливости на кручение τ-1 ≈ 0,58 σ-1.
	 Значения
 эффективных  коэффициентов  концентрации
 напряжений  Кσ
 и  Кτ
 при  изгибе  и  кручении  зависят  от 
концентратора.  Для  валов  с  галтелями
 (рис.  2.1. а.) напряжений  Кσ
 и  Кτ
 выбирают  по  табл.  2.1.  Для  валов  со 
шпоночными  канавками  (рис. 2.1.б.)
напряжений  Кσ
= 1,5 ÷ 2,0  ;  Кτ
= 1,4 ÷ 2,1.  Коэффициент,  учитывающий 
влияние  шереховатости  поверхности
принимают  β = 0,9 ÷ 1,0.
  
Значения
 эффективных  коэффициентов  концентрации
 напряжений  Кσ
 и  Кτ
 при  изгибе  и  кручении  зависят  от 
концентратора.  Для  валов  с  галтелями
 (рис.  2.1. а.) напряжений  Кσ
 и  Кτ
 выбирают  по  табл.  2.1.  Для  валов  со 
шпоночными  канавками  (рис. 2.1.б.)
напряжений  Кσ
= 1,5 ÷ 2,0  ;  Кτ
= 1,4 ÷ 2,1.  Коэффициент,  учитывающий 
влияние  шереховатости  поверхности
принимают  β = 0,9 ÷ 1,0.
Рис. 2.1.
Таблица 2.1
| 
			 | 
			 | 
			 | 
			 | |||||
| 600 | 700 | 800 | 1000 | 700 | 800 | 1000 | ||
| До 1,1 | 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,20 | 1,96 1,66 1,51 1,40 1,34 1,19 | 2,08 1,69 1,54 1,42 1,37 1,22 | 2,20 1,75 1,54 1,42 1,37 1,22 | 2,50 1,87 1,60 1,46 1,39 1,24 | 1,36 1,24 1,18 1,14 1,11 1,05 | 1,41 1,27 1,20 1,16 1,13 1,06 | 1,50 1,32 1,24 1,19 1,16 1,09 | 
| До 1,2 | 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,20 | 2,34 1,92 1,71 1,56 1,48 1,27 | 2,51 1,97 1,76 1,59 1,51 1,30 | 2,68 2,05 1,76 1,59 1,51 1,30 | 3,10 2,22 1,84 1,64 1,54 1,34 | 1,59 1,39 1,30 1,22 1,19 1,08 | 1,67 1,45 1,33 1,26 1,21 1,10 | 1,81 1,52 1,39 1,31 1,26 1,15 | 
| До 2 | 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,20 | 3,60 2,10 1,85 1,66 1,57 1,32 | 2,80 2,15 1,90 1,70 1,61 1,36 | 3,0 2,25 1,90 1,70 1,61 1,36 | 3,50 2,45 2,0 1,76 1,64 1,40 | 1,80 1,53 1,40 1,30 1,25 1,10 | 1,90 1,60 1,45 1,35 1,28 1,14 | 2,10 1,70 1,53 1,42 1,35 1,20 | 

 
 
 при
			 σв,
			 МПа
			при
			 σв,
			 МПа при
			 σв,
			 МПа
			при
			 σв,
			 МПа