Определение линейных размеров тихоходного вала
На участок вала длиной l5 устанавливается полумуфта комбинированной муфты (согласно заданию).
Поэтому, если диаметр вала d5 = 40, 42, 45, 50, 55 мм, то длину l5 можно назначить l5 = 82 мм (в соответствии с ГОСТ 12080-66 и с ГОСТ 21424-93).
Длина участка вала l6, как и длина быстроходного вала l2, может быть принята предварительно
l6 ≈60 мм
с последующей корректировкой после вычерчивания подшипникового узла.
Длина участка вала l7 определяется по формуле:
l7 = b2 + 10,5 = 45+10,5= 55,5 мм,
где b2 – ширина колеса, полученная при расчете зубчатых передач (см. п. 14 расчета).
Размер Δ = 10,5 мм
Длина l8 равна ширине подшипника, одеваемого на этот участок вала. Предварительно можно планировать подшипник средней серии (см.табл.10),
а значит при
d6 = 40мм l8=23 мм
d6 = 45мм l8 =25 мм
d6 = 50мм l8 =27 мм
d6 = 55мм l8 =29 мм
d6 = 60мм l8 =31 мм
Принимаем l8 = 25 мм
Выбор материалов для изготовления валов
Прежде чем приступить к расчету валов, необходимо выбрать материал для его изготовления.
Для быстроходного вала, который чаще всего выполняется как вал-шестерня, т.е. из того же материала, что и шестерня, материал уже задан (см. п.10 расчета).
Тихоходный вал может быть изготовлен либо из углеродистых сталей марок 35, 40, 45, 50, либо из легированных сталей марок 35Х, 40Х, 40ХН, 35ХГСА и др. (табл. 5).
Выберем материал для тихоходного вала – сталь 45.
Следует обратить внимание, что механические свойства материалов, приводимые в различной справочной литературе, зависят от термообработки, способа получения заготовки, размеров заготовки и др.
Для проведения проверочного расчета тихоходного вала на прочность и выносливость (а в дальнейшем – и для расчета подшипников обоих валов) необходимо составить расчетные схемы валов.
На тихоходном валу:
поставим точки А, В, С, D, а именно:
В и D - точки приложения сил (от зацепления, муфты),
А и С – возникают реакции в подшипниках
На быстроходном валу:
поставим точки А´, В´, С´, D´, а именно:
В´ и D´- точки приложения сил (от зацепления, ременной передачи)
А´ и С´– возникают реакции в подшипниках
Можно считать, что точки А и А´, С и С´ - это середины ширины подшипников.
Точка В´ это середина шестерни (находится в середине размера b1), а точка В – это середина ширины зубчатого колеса.
Точки D´ и D находятся в середине размеров l1 и l5 соответственно.
Определим размеры а, в, с, и а´, в´, с´ между точками А, В, С, D и А´, В´, С´, D´ тихоходного и быстроходного валов соответственно (рис. 3 и 4).
Для быстроходного вала:
а´=
в´=
=
21/2+8+49,1/2
=43 мм
= 0,043 м
с´=
42/2+(60-21/2) = 70,5 мм
= 0,0705 м
Для тихоходного вала:
а
= в =
= 25/2+10,5+45/2=45,5
мм = 0,0455 м
с
=
82/2+(60-25/2) = 88,5 мм
= 0,0885 м
Проверочный расчет тихоходного вала на прочность и выносливость Определение усилий в зацеплении и сил, действующих на вал
Окружную силу Ft2 определяем по формуле:
Ft2
=
=
= 1765 Н,
где d2 мм- делительный диаметр колеса (см. п. 20 расчета)!
Радиальную силу Fr2 определяем по формуле:
Fr2
=Ft2·
tg
=
Ft2·tg20°=
Ft2·0,364
= 1765*0,364 = 642,5 Н,
Нагрузка на концевом участке вала от муфты определяем по формуле :
FМ2
= 125·
= 125*
= 1709,8 Н.
Схема нагружения тихоходного вала (рис. 5)
Для определения усилий, действующих на тихоходный вал, необходимо вычертить схему зацепления в аксонометрии, а направление вращения валов выбрать в зависимости от направления движения конвейера (из задания).