Эскиз среднего вала
6.2 Конструирование быстроходного вала
Выбор материала вала редуктора.
Для быстроходного вала редуктора выбираем Сталь 45 по ГОСТ 1050-88.
т.о. улучшение
Определим ориентировочно диаметр выходного конца вала, мм
M
=209
Нм
N=32 кВТ
n=1475 об/мин
b
мм
-угол
закручивания на 1 метр длины вала
мм
Принимаем
мм
по ГОСТ 12081-72 и устанавливаем подшипник
шариковый радиальный однорядный №309
ГОСТ 8338-87
Размеры подшипника: D = 100 мм – наружный диаметр подшипника,
В = 25 мм – ширина подшипника,
С=37,80 кН – динамическая грузоподъемность,
Со=26,7 кН – статическая грузоподъемность.
По наружному диаметру подшипника выбираем сквозную крышку
ГОСТ 18512-73 и манжетное уплотнение
Между подшипником и шестерней устанавливаем мазеудерживающее кольцо.
Длина выходного конца вала
L=0.5
=56
мм
Выбираем шпонку из качественной стали в соответствии с ГОСТ 23360-78.
D=42 b=12; h=8; t=5,0
Проверяем выбранную шпонку по напряжению смятия.
Расчётная длина ступицы
Примем размер ступицы=56 мм
Расчётная длина шпонки
Условие выполняется, следовательно выбор шпонки верен.
Под колесо принимаем диаметр = 50 мм
Следующую ступень под буртик принимаем равной 53 мм
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
1070 Н
мм
Эпюра быстроходного вала
Рис (6.2)
Проверка:
Н*мм
Определяем суммарные реакции опор
Проверим жёсткость вала по прогибу f, мм.
где l = a + b+с– расстояние между опорами, l = 222 мм,
-
максимально действующая изгибающая
сила, Н
Мпа – модуль упругости,
- осевой момент инерции, мм4
мм4,
[f] – допускаемый прогиб, ,
где m – нормальный модуль,
*2=0,02-0,06
мм
f<[f]
Проверим жёсткость вала по углу закручивания 0 на 1 м длины вала.
где - модуль сдвига, МПа,
-полярный момент инерции, мм4
мм4,
- допускаемый угол закручивания на 1 м длины вала.
φ0<[φ]0
Вычисляем критерий необходимости статического расчёта Кс.
,
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, =6274
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.