5 Проектний розрахунок валів

5.1 Вибір матеріалу валів

В проектуємих редукторах рекомендується використовувати термічно оброблені середньовуглецеві і леговані сталі 45, 40Х.

Для вала-шестерні приймається матеріал який вибрано для виготовлення шестерні так, як вал і шестерня виконується як одна деталь.

Для тихохідного вала (вала колеса) рекомендується прийняти сталь 45. Механічні характеристики сталей для виготовлення валів виписують з таблиці 3.3 і оформлюють у вигляді таблиці 5.1.

Таблиця 5.1 Механічні характеристики сталей для виготовлення валів

Вал	Матеріал	Термообробка	Твердість	В	Т	-1
				МПа
швидкохідний
тихохідний

Наприклад:

Для швидкохідного вала (вал-шестерня) прийнято сталь 40Х; для тихохідного вала (вал колеса) прийнято сталь 45.

Таблиця 5.1 Механічні характеристики сталей для виготовлення валів

Вал	Матеріал сталь	Термообробка	Твердість	В	Т	-1
				МПа
швидкохідний	40Х	У+СВЧ	45…50 HRC	900	750	410
тихохідний	45	Н	179…207 НВ	600	320	260

5.2 Вибір допустимого напруження на кручення

Проектний розрахунок валів виконується за напруженням кручення, тобто при цьому не враховується напруження згину, концентрація напруження і змінність напружень за часом. Тому для компенсації приблизності цього метода розрахунку допустимі напруження на кручення приймають заниженими. Для швидкохідних валів _К=10 МПа; для тихохідних валів _К=20 МПа. При цьому менше значення _К приймається для швидкохідних валів, а більше значення для тихохідних.

Наприклад:

Для швидкохідного вала прийнято _К=10 МПа; для тихохідного вала прийнято _К=20 МПа.

5.3 Визначення геометричних параметрів ступенів валів

5.3.1 Визначення геометричних параметрів ступенів вала-черв’яка

(див. рисунок 5.1)

Рисунок 5.1 Типова конструкція швидкохідного вала одноступеневого циліндричного редуктора.

1-а ступень під елемент відкритої передачі або напівмуфту

Діаметр вихідного кінця швидкохідного вала (перша ступінь)

(5.1)

Отримане значення діаметру округлити по нормальному ряду чисел в більший бік (дивись додаток)

Формула для визначення довжини вихідного кінця вала (першої ступіні) визначається за формулою, що залежить від елементу відкритої передачі або напівмуфти

під зірочку l₁=(0,8…1,5)d₁ (5.2)

під шків l₁=(1,2…1,5)d₁ (5.3)

під шестерню l₁=(1,0…1,5)d₁ (5.4)

під напівмуфту l₁=(1,0…1,5)d₁ (5.5)

Отримане значення довжини округлити по нормальному ряду чисел до найближчого значення (дивись додаток).

Наприклад:

1-а ступень під шків

= = 36 мм

Прийнято d₁ = 36 мм

l₁=(1,0…1,5)d₁ = 1,236=43 мм

Прийнято l₁ = 42 мм

2- а ступень під ущільнення кришки з отвором і підшипник

Діаметр вала під підшипник (друга ступінь)

(5.6)

Значення t приймається по таблиці 5.2 в залежності від діаметру d_1.

Отримане значення діаметру округлити до числа, яке закінчується на цифри 0 та 5

Довжина другої ступені вала

(5.7)

Отримане значення довжини округлити по нормальному ряду чисел до найближчого значення (дивись додаток).

Таблиця 5.2 Значення висоти буртика t і координати фаски підшипника r

d	17…24	25…30	32…40	42…50	52…60	62…70	71…85
t	2	2,2	2,5	2,8	3	3,3	3,5
r	1,6	2	2,5	3	3	3,5	3,5

Наприклад:

2- а ступень під ущільнення кришки з отвором і підшипник

= 36+22,5 = 41 мм

Прийнято 40 мм

= 1,540 = 60 мм

Прийнято 60 мм

3-а ступень під черв’як

Діаметр вала під черв’яком

(5.8)

Значення r приймається по таблиці 5.2 в залежності від діаметру d_2.

Отримане значення діаметру округлити по нормальному ряду чисел до найближчого значення (дивись додаток)

Діаметр третьої ступені вала може бути меншим ніж значення діаметру западин зубців шестерні d_f1 (дивись результати комп’ютерного розрахунку – розділ 4).

Якщо діаметр третьої ступені вала буде більшим ніж значення діаметру вершин зубців шестерні (дивись результати комп’ютерного розрахунку – розділ 4), то прийняти d₃=d_a1

Довжина третьої ступені вала (під черв’як) l₃ визначається з ескізної компоновки (побудова передачі на міліметрівці)

Наприклад:

3-а ступень

= 40+3,22,5 = 48 мм

Прийнято d₃ = 48 мм

l₃ визначається графічно з ескізної компановки.

4-а ступень під підшипник:

Діаметр четвертої ступені вала приймається таким як діаметр другої ступені вала

d₄=d₂ (5.9)

Довжина четвертої ступені вала залежить від типу і ширини підшипника і приймається по стандарту на підшипник

l₄=B – для кулькових підшипників

або

l₄=Т – для роликових конічних підшипників.

В, Т – ширина підшипника дивись витяг з стандарту в додатку

Наприклад:

4-а ступень під підшипник

d₄=d₂ = 40 мм

l₄=18 мм