Методички / Пособия ОКМ / Конструирование валов и опор
.pdf
Таблица 3.3
Размеры галтельных переходов, мм
Диаметр вала |
d от |
10 |
18 |
28 |
46 |
68 |
100 |
150 |
|
до |
|
|
|
|
|
|
|
|
18 |
28 |
46 |
68 |
100 |
150 |
300 |
|
Радиус галтели r |
1,0 |
1,6 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
4,0 |
5,0 |
|
Размер фаски |
f |
1,6 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
4,0 |
5,0 |
6,0 |
а) |
b |
б) |
b |
в) |
45º |
|
|
|
|||||
|
45º |
R |
|
R1 |
|
|
R R1 |
b |
R |
45º |
|||
|
|
|
|
|
R1 |
|
|
|
|
|
|
h |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
1 |
d |
1 |
d |
b |
d |
|
d |
d |
d |
||||
Рис. 3.6. Канавки для выхода шлифовального круга
Таблица 3.4
Размеры канавок для выхода шлифовального круга по ГОСТ 8820-69, мм
d (ориентировочно) |
b |
d1 |
h |
R |
R1 |
|
от 10 |
до 50 |
3 |
d – 0,5 |
0,3 |
1,0 |
0,5 |
от 50 |
до 100 |
5 |
d – 1,0 |
0,5 |
1,6 |
0,5 |
Свыше 100 |
8 |
d – 1,0 |
0,5 |
2,0 |
1,0 |
|
а)
|
|
h |
|
|
п |
|
r r |
r |
d |
t |
|
|
rп |
|
б) 
|
|
h |
|
|
п |
|
|
r |
r |
d |
t |
Рис. 3.7. Уступ (заплечик) вала у подшипника качения:
а – галтель, б – канавка
Таблица 3.5
Размеры галтельных переходов у мест посадки подшипников качения, мм
Радиус фаски подшипника rп |
0.5 |
1.0 |
1.5 |
2.0 |
2.5 |
3.0 |
3.5 |
4.0 |
5.0 |
|
Радиус галтели |
r < rп |
0.3 |
0.6 |
1.0 |
1.0 |
1.5 |
2.0 |
2.0 |
2.5 |
3.0 |
Высота буртика |
t > rп |
1.0 |
2.5 |
3.0 |
3.5 |
4.5 |
5.0 |
6.0 |
7.0 |
9.0 |
21
|
|
|
|
Таблица 3.6 |
Минимальная свободная высота кольца подшипника качения, мм |
||||
|
|
|
|
|
Диаметр вала d |
1 ÷ 15 |
15 ÷ 50 |
50 ÷ 100 |
> 100 |
Свободная высота h |
1,0 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
|
Тип 1 |
Тип 2 |
|
|
f |
f |
45º |
|
45º |
|
|
f |
d |
f |
d |
d |
d |
||
|
R1 |
R2 |
|
|
R |
|
|
|
Рис. 3.8. Проточки для метрической резьбы |
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3.7 |
Размеры проточек для метрической резьбы из ГОСТ 10549–80, мм |
|||||
|
|
|
|
|
|
Шаг резьбы р |
f * |
R |
R1 |
R2 |
df |
1,0 |
2,0; 3,0; 3,6 |
1,0 |
0,5 |
2,0 |
d – 1,5 |
1,5 |
2,5; 4,0; 4,6 |
1,0 |
0,5 |
2,5 |
d – 2,2 |
2,0 |
3,0; 5,0; 5,6 |
1,6 |
0,5 |
3,0 |
d – 3,0 |
2,5 |
4,0; 6,0; 7,3 |
1,6 |
1,0 |
4,0 |
d – 3,5 |
3,0 |
4,0; 6,0; 7,0 |
1,6 |
1,0 |
4,0 |
d – 4,5 |
Примечание: * – соответственно для проточек типа 1 - узких, типа 2 - нормальных.
Таблица 3.8
Допускаемые касательные напряжения при кручении вала [τкр] в зависимости от частоты вращения вала n для углеродистых сталей
n, об/мин |
3000 |
÷ 1500 |
1000 ÷ 600 |
500 |
÷ 100 |
50 ÷ 10 |
[τкр], МПа |
10 |
÷ 15 |
15 ÷ 20 |
20 |
÷ 25 |
30 ÷ 35 |
Примечания:
1.Проектный расчет ведется по пониженным касательным напряжениям при кручении вала с использованием коэффициента запаса [n] = 10 ÷ 15.
2.Применима эмпирическая зависимость:
[τкр ] = |
σпред |
(1,25 |
−0,25lg n) . |
|
|||
|
[n] |
|
|
22
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3.9 |
||||
Формулы для определения размеров ступенчатых валов |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Наименование параметра |
|
Расчетная формула |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
Быстроходный вал |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Диаметр выходного конца |
|
d1б ≥ dmin б |
= 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
16T1 / π[τкр ] |
|||||||||||
Диаметр вала под уплотнение |
|
|
dу ≥ d1б + 2tбу |
|
|
|
|
||||
Высота буртика под полумуфту |
|
|
tбу |
≈1,5 fпм |
|
|
|
|
|||
(fпм – фаска полумуфты, табл. 3.3) |
|
|
|
|
|
|
|||||
Диаметр вала под подшипники |
|
dп ≥ dу |
на 1÷2 мм, dп1 = dп2 |
= dп |
|||||||
Диаметр буртика под подшипник |
|
|
dбп ≥ dп + 2tбп |
|
|
|
|
||||
Высота буртика под подшипник |
|
|
tбп ≈ 3rп |
|
|
|
|
||||
(rп – фаска подшипника, табл. 3.5) |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Длина выходного участка вала |
|
по ГОСТу (табл. 3.1, 3.2) |
|||||||||
Промежуточный вал (без выходного конца) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||||||
Диаметр вала под колесо |
|
dк ≥ dmin пром = 3 |
|
|
|
|
|
||||
16T2 / π[τкр ] |
|||||||||||
Диаметр буртика под колесо |
|
|
dбк ≥ dк + 2tбк |
|
|
|
|
||||
Высота буртика под колесо |
|
|
tбк |
≈1,5 fк |
|
|
|
|
|||
(fк – фаска ступицы, табл. 3.3) |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Диаметр вала под подшипники |
|
dп < dк |
на 1÷2 мм, dп1 = dп2 |
= dп |
|||||||
Длина ступицы колеса |
|
|
lст = (1,2 ÷1,7)dк |
|
|
|
|
||||
Длина участка вала под колесо |
|
|
lк < lст |
на 1÷2 мм |
|
|
|
|
|||
Тихоходный вал |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Диаметр выходного конца |
|
d1т ≥ dmin т |
= 3 |
|
|
|
|
|
|
||
16T3 / π[τкр ] |
|||||||||||
Диаметр вала под уплотнение |
|
|
dу ≥ d1т + 2tбу |
|
|
|
|
||||
Высота буртика под полумуфту |
|
|
tбу |
≈1,5 fпм |
|
|
|
|
|||
(fпм – фаска полумуфты, табл. 3.3) |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Диаметр вала под подшипники |
|
dп ≥ dу |
на 1÷2 мм, dп1 = dп2 |
= dп |
|||||||
Диаметр вала под колесо |
|
dк > dп на 1÷2 мм, |
|
|
|
|
|||||
Диаметр буртика под колесо |
|
|
dбк ≥ dк + 2tбк |
|
|
|
|
||||
Высота буртика под колесо (fк – фаска ступицы) |
|
|
tбк |
≈1,5 fк |
|
|
|
|
|||
Длина ступицы колеса |
|
|
lст = (1,2 ÷1,7)dк |
|
|
|
|
||||
Длина участка вала под колесо |
|
|
lк < lст |
на 1÷2 мм, |
|
|
|
|
|||
Длина выходного участка вала |
|
по ГОСТу (табл. 3.1,3.2) |
|
|
|
|
|||||
Примечания: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.Параметры подшипников качения выбираются по диаметру dп согласно ГОСТу;
2.Диаметры di участков валов округляются по ряду Ra 40;
3.Длины li участков находятся из эскизной компоновки (рис. 3.9).
23
Рис. 3.9. Ступенчатый вал с размерами, определяемыми по формулам табл. 3.9:
* - расстояние выбирается с учетом размеров деталей других ступеней; С = 1÷2 мм
Схема |
S1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
FаΣ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
S2 |
||||||||||||||||||||||||||
«враспор» |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
FА1 |
|
FаΣ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
FА2 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
Схема |
|
S1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
«врастяжку» |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F |
А1 |
|
FаΣ |
|
|
F |
А |
2 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
S2 |
||||||||||||||||||||
Схема с плавающей (1) и |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
фиксирующей (2) опорами |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
FА1= 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
FаΣ = 0 FА2= FаΣ 2 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Схема с двумя плавающими |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
опорами |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
FА |
|
|
|
|
|
|
0 |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
FА1= 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2= |
|||||||||||||||||||||||||||||
Рис. 3.10. Расчетные схемы валов к определению осевых реакций
24
Таблица 3.10
Реакции в опорах (рис. 3.10)
Осевые реакции
Осевые составляющие радиальных реакций шари- |
|
S1,2 = eFR1,2 |
|
ковых радиально-упорных подшипников |
|
||
|
|
||
Осевые составляющие радиальных реакций ролико- |
|
S1,2 = 0,83eFR1,2 |
|
вых конических подшипников |
|
||
|
|
||
Осевая реакция в опоре 1 |
FA1 |
= max{(S2 − FaΣ );S1} |
|
(схемы «враспор» и «врастяжку») |
|||
|
|
||
Осевая реакция в опоре 2 |
FA2 |
= max{(S1 + FaΣ );S2 } |
|
(схемы «враспор» и «врастяжку») |
|||
|
|
3.3. ПРОВЕРКА РАБОТОСПОСОБНОСТИ ВАЛОВ Расчет вала на усталость
Таблица 3.11
Формулы для расчета валов на усталостную выносливость
Наименование параметра |
|
Расчетная формула |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Критерий расчета на выносливость |
|
|
|
n >[n] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Коэффициент запаса прочности |
|
n = |
|
|
nσ nτ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n + n |
τ |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
σ |
|
|
|
||||||
Коэффициент запаса прочности по нормальным |
nσ = |
|
|
|
|
σ-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
напряжениям |
|
|
|
|
KσΣ σa + |
ψσσm |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Коэффициент запаса прочности по касательным |
nτ = |
|
|
|
τ-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
напряжениям |
|
|
|
KτΣ τa + |
ψττm |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Суммарный |
коэффициент |
снижения |
предела |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
||||
kσ |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
выносливости при изгибе |
|
|
KσΣ = |
|
|
|
+ kF |
−1 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
kd |
|
|
|
|
kV |
|||||||||||
Суммарный |
коэффициент |
снижения |
предела |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
||||
kτ |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
выносливости при кручении |
|
|
K τΣ = |
|
|
|
+ kF |
−1 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
kd |
|
|
|
|
kV |
|||||||||||
Коэффициенты чувствительности материала к |
ψσ = 2ψτ = 0,1÷0,2 |
|||||||||||||||||
асимметрии цикла |
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Амплитудное значение нормальных напряжений |
σa = Mизг /Wизг |
|
|
|||||||||||||||
при симметричном цикле |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Среднее значение нормальных напряжений при |
|
|
σm = 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
симметричном цикле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Амплитудное и среднее значения касательных |
τa = τm = 0,5T /Wкр |
|
|
|||||||||||||||
напряжений при симметричном цикле |
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Примечания: Mизг, Т – изгибающий и крутящий моменты; [n] – нормативный коэффициент запаса прочности (табл. 3.12); σ-1 и τ-1 – пределы выносливости материала (таб. 3.13); kσ и kτ – коэффициенты концентрации напряжений (табл. 3.14); kd, kF и kV – коэффициенты влияния размеров деталей (табл. 3.15), поверхности (табл. 3.16) и упрочнения (таб. 3.17); Wизг и Wкр – моменты сопротивления изгибу и кручению (табл. 3.18).
25
|
|
|
|
|
|
Таблица 3.12 |
|
|
Рекомендуемые нормативные коэффициенты запаса [n] |
||||||
|
|
|
|||||
Тип |
|
Нормативный коэффициент запаса [n] для сталей |
|||||
углеродистых |
углеродистых |
легированных |
отливок |
||||
нагрузки |
|||||||
(Ст.2 |
÷ Ст.6) |
(10 |
÷ 45) |
(40Х ÷ 35ХМ) |
(45Л ÷ 45ХЛ) |
||
|
|||||||
1 |
1,5 |
÷ 2,2 |
1,8 |
÷ 2,6 |
1,7 ÷ 3,3 |
2,5 ÷ 4,3 |
|
2 |
2,1 |
÷ 2,9 |
2,5 |
÷ 3,5 |
2,1 ÷ 4,6 |
3,7 ÷ 6,0 |
|
3 |
2,7 |
÷ 3,7 |
3,3 |
÷ 4,7 |
2,6 ÷ 5,9 |
5,0 ÷ 7,8 |
|
Примечание: 1 – статическая, 2 – переменная пульсационная, 3 – знакопеременная симметричная нагрузки.
Таблица 3.13
Эмпирические зависимости между статическими и усталостными характеристиками металлов
Вид нагружения |
Предел выносливости при цикле переменных напряжений |
||||
Симметричный |
Пульсационный |
||||
|
|||||
Изгиб |
σ-1 |
= (0,40 ÷0,55)σв |
σ0 = 0,6 |
σв |
|
Растяжение – сжатие |
σ-1 |
= (0,26 ÷0,40)σв |
σ0 = 0,5 |
σв |
|
Кручение |
τ-1 |
= (0,22 ÷0,25)σв |
τ0 = 0,3σв |
||
Таблица 3.14
Коэффициенты концентрации по нормальным kσ и касательным kτ напряжениям
|
|
|
Коэффициенты концентрации |
|
|
|||
Тип |
|
при пределе прочности σв, МПа |
|
|||||
концентратора |
|
|
kσ |
|
|
kτ |
|
|
|
500 |
700 |
900 |
1200 |
500 |
700 |
900 |
1200 |
Галтель при t / r = 2: |
|
|
|
|
|
|
|
|
r / d = 0,1 |
1,55 |
1,6 |
1,65 |
1,7 |
1,4 |
1,4 |
1,45 |
1,45 |
r / d = 0,2 |
1,8 |
1,9 |
2,0 |
2,15 |
1,55 |
1,6 |
1,65 |
1,7 |
Галтель при t / r = 3: |
|
|
|
|
|
|
|
|
r / d = 0,1 |
1,9 |
2,0 |
2,1 |
2,2 |
1,55 |
1,6 |
1,65 |
1,75 |
r / d = 0,2 |
1,95 |
2,1 |
2,2 |
2,4 |
1,6 |
1,7 |
1,75 |
1,85 |
Галтель при t / r = 5: |
|
|
|
|
|
|
|
|
r / d = 0,1 |
2,1 |
2,25 |
2,35 |
2,50 |
2,2 |
2,3 |
2,4 |
2,6 |
r / d = 0,2 |
2,15 |
2,3 |
2,45 |
2,65 |
2,1 |
2,15 |
2,25 |
2,5 |
Шпоночный паз |
1,6 |
1,9 |
2,15 |
2,5 |
1,4 |
1,7 |
2,05 |
2,4 |
Для шлицов |
1,45 |
1,6 |
1,7 |
1,75 |
2,35 |
2,45 |
2,65 |
2,8 |
Для резьбы |
1,8 |
2,2 |
2,45 |
2,9 |
1,8 |
2,2 |
2,45 |
2,9 |
Натяг (kσ(τ) / kd) при |
2,5 |
3,0 |
3,5 |
4,25 |
1,9 |
2,2 |
2,5 |
2,95 |
d = 30 мм |
||||||||
d = 50 мм |
3,05 |
3,65 |
4,3 |
5,2 |
2,25 |
2,6 |
3,0 |
3,5 |
d ≥ 100 мм |
3,3 |
3,95 |
4,6 |
5,6 |
2,4 |
2,8 |
3,2 |
3,8 |
Примечания: t – высота буртика, r – радиус галтели, d – диаметр вала.
26
Таблица 3.15
Коэффициент влияния размеров детали kd
Напряженное |
Материал |
|
Значения kd при диаметре вала, мм |
|
||||||
состояние |
15 |
20 |
30 |
40 |
50 |
70 |
100 |
200 |
||
|
||||||||||
Изгиб |
Углеродистая |
0,95 |
0,92 |
0,88 |
0,85 |
0,81 |
0,76 |
0,70 |
0,61 |
|
сталь |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Изгиб, круче- |
Высокопрочная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ние для всех |
легированная |
0,87 |
0,83 |
0,77 |
0,73 |
0,70 |
0,65 |
0,59 |
0,52 |
|
деталей |
сталь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент влияния шероховатости поверхности kF |
|
Таблица 3.16 |
|||||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Среднее арифметическое |
|
Значение |
|
|||
Механическая |
коэффициента kF |
||||||
отклонение |
|||||||
обработка поверхности |
при σв, МПа |
|
|||||
профиля Ra, мкм |
|
||||||
|
400 |
|
600 |
|
800 |
||
|
|
|
|
||||
Шлифование |
0,32 ÷ 0,08 |
1 |
|
1 |
|
1 |
|
Обточка |
2,50 ÷ 0,32 |
1,05 |
|
1,10 |
|
1,25 |
|
Обдирка |
20 ÷ 5 |
1,20 |
|
1,25 |
|
1,5 |
|
Необработанная поверхность с |
— |
1,35 |
|
1,5 |
|
2,2 |
|
окалиной и т.д. |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Таблица 3.17 |
|
Коэффициент влияния упрочнения kV при поверхностной обработке |
|||
|
Образец |
||
Вид упрочнения |
без |
с |
|
концентрации |
концентрацией |
||
|
|||
|
напряжений |
напряжений |
|
Закалка ТВЧ углеродистых и легированных сталей |
1,2 ÷ 1,5 |
1,5 ÷ 2,5 |
|
Азотирование при глубине слоя |
|
|
|
0,1 ÷ 0,4 мм |
1,1 ÷ 1,15 |
1,3 ÷ 2,0 |
|
Азотирование при толщине слоя |
|
|
|
0,2 ÷ 0,6 мм |
1,1 ÷ 1,5 |
1,2 ÷ 2,0 |
|
Обкатка роликами углеродистых и легированных |
|
|
|
сталей |
1,1 ÷ 1,25 |
1,3 ÷ 1,8 |
|
Обдувка дробью углеродистых и легированных
сталей 1,1 ÷ 1,2 1,1 ÷ 1,5
Примечание: большие значения выбирают при большей концентрации напряжений.
27
Таблица 3.18
Моменты сопротивления некоторых сложных плоских фигур (к расчету валов)
Форма поперечного |
|
Момент сопротивления |
Момент сопротивления |
||||||||||||||||||||||||
сечения |
|
|
|
|
|
изгибу Wизг |
|
|
|
|
|
кручению Wкр |
|
|
|||||||||||||
Сечение вала со шпоночным |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
пазом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W = πd3 |
− bt1(d −t1 )2 |
W |
|
= πd3 |
− bt1(d −t1 )2 |
|||||||||||||||||||
|
|
|
x |
|
|
32 |
|
|
2d |
|
|
кр |
|
|
|
|
16 |
|
|
2d |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сечение червяка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
πd3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W |
|
=W |
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
y |
|
f 1 × |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
32 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= πd3f 1 |
|
|
|
||||
a1 f1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
da1 |
|
|
|
|
|
W |
|
|
|
|
|||||||
|
1 |
× |
0,375 |
+0,625 |
|
|
|
|
|
кр |
16 |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
d d |
x |
d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d f 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Сечение вала со шлицами |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
y |
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Wx =Wy = |
π d 4 |
× |
|
|
|
Wкр |
|
= |
π d |
4 |
× |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
32D |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
D |
|
|
|
|
|
|
|
|
+ d )2 |
|
16D |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
bz(D − d )(D |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
||||||||||||
|
|
|
× 1 |
|
|
|
|
π d 4 |
|
|
|
|
|
|
bz(D −d )(D +d ) |
||||||||||||
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
× 1 |
+ |
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|||
d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
π d |
|
|
|
|
|
|
|
где z – число шлицев |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Сечение вала с отверстием под |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
штифт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
dшт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W |
|
= |
πd3 |
|
|
|
d |
|
|
W |
|
|
= |
πd 3 |
|
d |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
1−1,7 |
|
шт |
x |
|
|
1− |
|
шт |
|
||||||||||||
|
|
|
x |
|
|
32 |
|
|
|
d |
|
|
|
|
16 |
|
d |
|
|
||||||||
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
28
|
Таблица 3.19 |
|
Допускаемые деформации валов |
||
|
|
|
Место |
Параметры и их значения |
|
|
|
|
Допускаемые прогибы [f] |
||
|
|
|
Под колесом цилиндрической передачи, |
0,01 m |
|
где m – модуль зубчатого колеса |
||
|
||
Под колесами конических и червячных передач |
0,005 m |
|
Ходовые валы станков, |
(0,0002 ÷ 0,0003) l |
|
где l – расстояние между опорами, м |
||
|
||
Валы электродвигателей, где – воздушный |
0,1Δ |
|
зазор между статором и ротором двигателя |
||
|
||
Допускаемые углы перекоса в опорах [θ] |
||
|
|
|
Для подшипников скольжения |
4′ |
|
Для подшипников качения шариковых: |
|
|
радиальных |
8′ |
|
радиально-упорных |
5′ |
|
Для подшипников качения роликовых: |
|
|
радиальных |
4′ |
|
конических |
2′ |
|
Допускаемый угол закрутки [φ] на 1 м длины |
||
|
|
|
Ходовые валы станков |
от нескольких секунд до 5′ (max) |
|
Карданный вал автомобиля |
несколько градусов |
|
4. КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ОПОР 4.1. Расчетные схемы установки валов в опорах
Как правило, валы имеют две опоры. По способам фиксирования вала в осевом направлении различают следующие четыре схемы установки вала в опорах (независимо от типа опор – качения или скольжения):
•схема 1 – две плавающие опоры (рис. 4.1);
•схема 2 – фиксирующая и плавающая опоры (рис. 4.2);
•схема 3 – схема «враспор» (рис. 4.3);
•схема 4 – схема «врастяжку» (рис. 4.4).
4.2. Конструирование опор качения
Схема 1 установки вала на двух плавающих опорах (рис. 4.1).
Применение. Когда вал должен иметь возможность осевого перемещения при взаимодействии закрепленных на нем деталей с деталями на другом валу, уже закрепленными в осевом направлении (например, один из валов в шевронных передачах должен иметь две степени свободы, чтобы не было заклинивания передачи).
Типы подшипников. Радиальные однорядные шариковые и роликовые, двухрядные сферические.
29
|
|
|
аа) ) |
|
б) |
|
|
б) |
Рис. 4.1. Схема 1 установки вала-шестерни шевронной передачи
на двух плавающих опорах:
а – роликовые и б – двухрядные сферические шариковые радиальные подшипники
а) |
1 2 |
а) |
а) |
|
а) |
|
|
|
б) |
|
|
б) |
б) |
1 |
2 |
б) |
|
|
|
|
|
|
|
вв)) |
1 |
2 |
3 |
в) |
|
|
|
|
в) |
|
|
|
|
Рис. 4.2. Схема 2 установки вала с |
Рис. 4.3. Схема 3 установки вала в |
||
фиксирующей и плавающей опорами: |
|
опорах «враспор»: |
|
1 – плавающая опора; 2 и 3 – варианты |
|
1 – регулировочные прокладки под |
|
исполнения фиксирующей опоры |
|
крышками |
|
|
|
|
|
а) |
|
б) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 4.4. Схема 4 установки вала в опорах «врастяг»:
регулировки осевого зазора (натяга в подшипниках) – гайкой 1 и зацепления конической шестерни с колесом – набором прокладок 2
30