IV. Розрахунок швидкохідного вала і вибір вальниць

4.1. Сили, що діють в швидкохідній передачі

Рис.2

Колова сила

радіальна сила ;

вісева сила , остаточно

4.2. Вибір матеріалу

Оскільки виготовляємо разом із шестернею, тобто матимемо вал шестерню, то для його виготовлення вибираємо ту ж саму сталь, що й для шестірні, тобто сталь 40Х за ГОСТ 4543. термообробка – поліпшення, твердість не нижче 270НВ.

Механічна характеристика сталі, зважаючи на те, що діаметр заготовки не перевищує 120 мм:

границя міцності при розтягуванні

границя плинності при розтягуванні

границя плинності при крутінні

границя витривалості при згинанні

границя витривалості при крутінні

4.3. Проектний розрахунок вала

Діаметр вихідного кінця вала:

де – умовна допустима напруга на крутінні. Приймаємо За ГОСТ 12080 приймаємо циліндричний кінець вала діаметром, близьким до діаметру вала двигуна (d_дв = 18 мм,). Остаточно приймаємо d = 15 мм, що в межах рекомендації (d = (0.8…1) d_дв); довжина кінця вала l_d = 60 мм.

4.4. Розробка конструкції вала

Рис.3. Конструкція швидкохідного вала.

Параметри:

;

Приймаємо а = 11 мм.

На циліндричний кінець вала d = 27 мм встановлюється муфта, яка доводиться до опори в буртик сусіднього вала. Діаметр наступного відрізка вала, на якому встановлюється вальниця котіння, визначається із співвідношення:

де t = 2.2 мм – висота буртика сусіднього відрізка вала.

Попередньо вибираємо для вала кулькові радіальні однорядні вальниці середньої серії 306 за ГОСТ 8338 з параметрами:

d×D×B = 30×72×19;

тому приймаємо діаметр відрізка вала в місцях встановлення вальниць d_в = = 30мм.

Діаметр буртика (заплічка) для упору вальниць:

остаточно d_БП = 36 мм, де r = 2 мм – розмір фаски вальниці. За ГОСТ 23360 вибираємо шпонку для кінця вала d = 25 мм – шпонка b×h = 8×7 мм (відповідно ширина b і висота h); глибина паза: на валі

t₁ = 4 мм; у втулці – t₂ = 3.3 мм.

Розраховуємо довжину шпонки:

S = 1.9 – коефіцієнт запасу міцності при ІІ режимі навантаження.

K = h – t₁ = 7 – 4 = 3 мм.

d – діаметр кінця вала;

Так, як довжина шпонки за розрахунками вийшла меншою ніж за ГОСТ 23360 тому вибираємо довжину шпонки l_ш = 50 мм.

Відстань між опорами:

4.5. Вибір муфти і визначення консольної навантаги від муфти

Розрахунковий момент для вибору муфти:

де К_р = 1.5 – коефіцієнт режиму роботи для стрічкового конвеєра (транспортера).

З врахуванням Т_р = Нм, d_дв = 27 мм і d = 25 мм вибираємо муфту пружну втулково-пальцьову за ДСТУ 2128-93, для якої Т = 125 Нм, d_дв =28 мм і

d = 25 мм (потрібно розточити напівмуфту з d = 25 мм до d = d_дв = 28 мм), для якої D_П = 84 мм – діаметр розміщення робочих пружних елементів, яка позначається так:

Муфта 125-25-1, 1-25-УЗ ДСТУ 2128-93 (ГОСТ 21424).

Число пружних елементів муфти z = 4; d_вт =28 мм; l _вт = 18 мм. Різь на пальцях

М10; l_П = 33 мм; d_П = 14 мм; с = 1.6 мм; D_max = 120 мм; l = 60; L_max = 125 мм; d_т = = 50 мм (діаметр маточини); l₁ = 18 мм; l₂ = 32 мм. Консольна навантага при передачі обертового моменту муфтою .

Приймемо для розрахунків F_м = =278H.