3. Расчет и проектирование валов

3.1.Проектный расчет валов

Тихоходный вал

1 - хвостовик

2- уплотнение

3,7- участок для установки подшибников

4- участок для установки колеса

5,6 - буртики для осевой фиксации соответственно зубчатого колеса и подшипника

Рис.1 Конструкция тихоходного вала

Расчет выполняется на кручение по пониженным допускаемым напряжениям [ _k]=15 МПа, для вала из стали 40Х. Ориентировочно определим диаметр вала, мм :

d= = = 35 мм,

Где, Т₂ – крутящий момент в опасном сечении вала, T₂= 658.682 Н×м Полученное значение округлим до ближайшего числа из ряда на с.86[1]: d=35 мм (по зубчатой муфте ГОСТ Р50895-96).

Длину хвостовика выбирают в диапазоне l₁ = (4,6-2)d₁. l₁ = 55 мм

Участок вала с номером 2 предназначен для взаимодействия с уплотнением. d₂ =d₁ +5, d₂ = 40 мм , l₂ = 40мм.

Участки с номером 3 и 7 предназначены для установки подшипников:

d₃ = d₁+10=45 мм. l₃=(20…30)+B=42,5 мм.

Участок с номером 4 предназначен для установки зубчатого колеса:

d₄=d₃+5=50 мм.

l₄=L_c-2=58

Участки 5 и 6 являются буртиками для осевой фиксации соответственно зубчатого колеса и подшипника:

d₅= d₄ +(6…10)=65 мм;

d₆= 45 мм; l₅=7 мм;

l₆=35,5 мм.

Выберем пару подшипников для тихоходного вала легкой серии,

обозначение – 209; В = 19 мм; d = 45 мм; D = 85 мм (D – наружный диаметр).

D

d_п

Рис.2 Конструкция подшипника

Размеры участков тихоходного вала:

№ участка	Диаметр, мм	Длина, мм
1	35	55
2	40	40
3	45	42.5
4	50	58
5	65	7
6	45	35.5

Быстроходный вал

1- хвостовик

2- уплотнение

3,7- участок для установки подшибников

4- участок для установки колеса

5,6 - буртики для осевой фиксации соответственно зубчатого колеса и подшипника

Рис.3 Конструкция быстроходного вала

Быстроходный вал имеет также ступенчатую форму и состоит из семи участков. Передаточное число зубчатой передачи и=2, поэтому быстроходный вал выполняют в виде вал – шестерни.

Диаметр хвостовика вала ориентировочно определяют из расчета вала на кручение по пониженным допускаемым напряжениям

d₁= = = 25 мм

l₁=40 мм.

Выберем пару подшипников для ,быстроходного вала средней серии: обозначение – 307; В = 21 мм ; d = 35 мм, D = 80 мм (D – наружный диаметр).

Участок вала с номером 2 предназначен для взаимодействия с уплотнением:

d₂ =d₁+5=30 мм;

l₂=45 мм.

Участки 3 и 7 предназначены для размещения подшипников:

d₃=d₇= 35 мм;

l₃= l₇ =36 мм.

Диаметр 4 и 6 участка:

d₄ = d₆₌42 мм; l₄= l₆₌12,5 мм.

Размеры участков , быстроходного вала:

№ участка	Диаметр, мм	Длина, мм
1	25	40
2	30	45
3	35	36
4	42	12,5
5	-	-
6	42	12,5
7	35	36

Проверка шпонок на смятие

Тихоходный вал

Расчет выполняется как проверочный на смятие по формуле

= [ ],

Диаметр участка вала -d- 50 мм где T – крутящий момент на участке вала со шпоночным пазом, 186,3 Н×м;

h – высота шпонки; t₁ – глубина паза на валу; l_р – рабочая длина шпонки, для шпонок со скругленными торцами l_р =l – b, здесь l – длина шпонки; b – ширина шпонки, [ ] - допускаемое напряжение смятия. Для стальных ступиц при реверсивном приводе [ ]=120 МПа. Результаты расчета шпонок представлены в виде таблицы.

Тихоходный вал

Размеры шпонки, мм					t1, мм		Т, Н·М		, МПа
b	h	l	lр
14	12	50	36	7,5		186,3		46

= =46 [120].

Диаметр участка вала d-35 мм, где T – крутящий момент на участке вала со шпоночным пазом- 186,3 Нм;

Размеры шпонки, мм					t1, мм		T, Н×м		, МПа
b	h	l	lр
10	9	45	35	5,5		186,3		86,9

= =86,9 [120]

Быстроходный вал

Диаметр участка вала d-25 мм

Размеры шпонки, мм					t1, мм		T, Н×м		, МПа
b	h	l	lр
8	7	35	27	4		97		107,8

= =107,8 [120]

Все вышеуказанные шпонки проходят по расчету на смятие