6.Конструирование валов редуктора
6.1.Конструирование среднего вала
Выбор материала вала редуктора.
Для среднего вала редуктора выбираем материал Сталь 45 по ГОСТ 1050-88. ТО – улучшение.
M
=502.5
Нм
N=32 кВТ
n
об/мин
b
мм
Определим диаметр выходного конца вала, мм
(6.1)
-угол
закручивания на 1 метр длины вала
мм
Принимаем
мм
по ГОСТ 12081-72 и устанавливаем подшипник
шариковый радиальный однорядный №210
ГОСТ 8338-87
По наружному диаметру подшипника выбираем торцовую глухую крышку ГОСТ 18511-73.
Между подшипником и шестерней устанавливаем мазе удерживающее кольцо. Принимаем по стандарту 30 мм
Следующую ступень принимаем равной 56 мм, на которую за счет шпоночного соединения устанавливаем колесо первой ступени редуктора.
Выбираем шпонку из качественно стали в соответствии с ГОСТ 23360-78.
D=53
b=16;
h=10; t=6
Проверяем выбранную шпонку по напряжению смятия.
(6.2)
Расчётная длина ступицы
(6.3)
Примем размер ступицы=54 мм
Расчётная длина шпонки
(6.4.)
Условие выполняется, следовательно выбор шпонки верен.
Оставшуюся часть вала конструируем в обратной последовательности, т.е. мазе удерживающее кольцо, подшипник и глухая крышка.
Составляем расчётную схему нагружения вала. Разложим нагрузки на вал по двум взаимно перпендикулярным плоскостям ZOY и XOY. Из условия равновесия системы определяем опорные реакции и сумму их абсолютных величин, а также суммарную величину усилий, действующих вдоль оси вала и внешних поперечных нагрузок.
Н
Н
Н
2044
Н
1020 Н
мм
Н
Проверка:
Н*мм
Определяем суммарные реакции опор
(6.5)
Эпюра среднего вала
рис (6.1)
Проверим жёсткость вала по прогибу f, мм.
,
(6.6)
где l = a + b+с– расстояние между опорами, l = 222 мм,
-
максимально действующая изгибающая
сила, Н, (6.7)
Мпа
– модуль упругости,
-
осевой момент инерции, мм4,
(6.8)
мм4,
[f]
– допускаемый прогиб,
,
где m – нормальный модуль,
мм
f<[f]
Проверим жёсткость вала по углу закручивания 0 на 1 м длины вала.
,
(6.9)
где
- модуль сдвига, МПа,
-полярный
момент инерции, мм4,
(6.10)
мм4,
-
допускаемый угол закручивания на 1 м
длины вала.
φ0<[φ]0
Вычисляем критерий необходимости статического расчёта Кс.
,
(6.11)
где σТ – предел текучести материала, σТ = 440 МПа,
L – наибольшее расстояние между точками приложения поперечных сил, как активных, так и реактивных, L=222
–
сумма абсолютных величин, действующих
на вал активных сил или реакций опор,
=3716
r – наибольшее из плеч приложения осевых сил Fa=80 мм.
Сравним полученное значение с минимально допустимой величиной запаса прочности по пределу текучести nTmin и с критерием необходимости расчёта на выносливость Кв.
При
,
nТmin=1.2
Т.к Кс nТmin, то статическая прочность и выносливость вала обеспеченны.