5.9. Предварительный расчет валов и выбор подшипников.

Под действием нагрузок в зацеплении валы передач испытывают сложную деформацию: изгиб и кручение, а также растяжение – сжатие. При проектировании валы рассчитывают на прочность, жесткость и колебания. Основным для валов редукторов является расчет на прочность.

Двухопорные валы передач рассчитывают, как балки на шарнирных опорах. При расчете выбирают материал и определяют основные размеры вала.

Проектирование вала начинают с ориентировочного определения минимального диаметра вала из условия прочности на кручение:

,

где - крутящий момент,;

- заниженные допускаемые касательные напряжения при кручении для валов из сталей 40,45,Ст6 .

Полученное значение округляют по ГОСТ 6636-69 до ближайшего значения из стандартного ряда:

10; 10,5; 11; 11,5; 12; 13; 15; 16; 17; 18; 19; 20; 21; 22; 24; 25; 26; 28; 30; 32; 34; 36; 38; 40; 42; 45; 48; 50; 52; 55; 60; 63; 65; 70; 75; 80; 85; 90; 95; 100; 120; 125; 130; 140; 150; 160.

Примечание.В случае необходимости допускаются размеры: в интервале 12 до 26 мм – кратные 0,5; в интервале 26 до 30 – целые числа; в интервале 50 до 120 – размер 115 и размеры, оканчивающиеся на 2 и 8; в интервале 120 до 160 – кратные 5.

Для входного и выходного валов это будут диаметры их выходных концов, для промежуточного – диаметр опасного сечения вала (под колесом или под шестерней).

При конструировании следует учесть, что для удобства монтажа узла вала или замены подшипников валы обычно выполняют ступенчатыми. Пример такой конструкции представлен на рис 4. При этом последующий (в сторону увеличения) диаметр можно принимать на 5-10% больше предыдущего. Диаметр цапфы вала, округляется до ближайшего значения диаметра внутреннего кольца подшипника.

Рис. 4 Конструкция вала редуктора

На участках вала, предназначенных для неподвижных посадок деталей, указывают отклонения размеров вала типа s6, u7, r6 и n6 cо скосами для облегчения монтажа. Размеры скосов и фасок, мм (места (I, II) указаны в табл.6:

Таблица 6

Размеры скосов и фасок для конструкций ступенчатых валов

Параметры
dвала, мм	15-30	30-45	45-70	70-100	100-150
с, мм	1,5	2,5	2,5	3	4
а, мм	2	3	5	5	8
	30	30	30	30	10

Для плотного прилегания торцов деталей к буртикам вала в месте III перехода делают галтели радиусом r. Соотношения размеров в мм указаны в табл. 7.

Таблица 7

Соотношения размеров галтелей для конструкций ступенчатых валов

Параметры
вала, мм	15-30	30-45	45-70	70-100	100-150
r, мм	1	1	1,5	2	2,5

В местах перехода от d к D, если детали здесь не устанавливают, предусматривают галтели с радиусом закругления .

Пример выполнения рабочего чертежа ступенчатого вала дан на рис. 5.

1. Термообработка, нормализация HB 140…167. 2. Неуказанные предельные отклонения размеров: отверстий по H14, валов по h14. 3. Кромки притупить R=0,3 мм.

Рис.5 Рабочий чертеж вала

В качестве опор вращающихся валов редукторов чаще всего используются радиальные шариковые, радиально-упорные шариковые и роликовые подшипники. В курсовой работе можно ограничиться выбором типоразмеров подшипников в соответствии с размерами цапф валов.

При выборе подшипников на валы редуктора предпочтение следует отдавать шарикоподшипникам легкой или средней серии. При действии значительных осевых сил (в случае конической или червячной передачи) можно остановить свой выбор на конических роликоподшипниках легкой или средней серии (приложение 10).

По проведенным выше расчетам, крутящие моменты в поперечных сечениях валов, равны:

;

;

.

Диаметр выходного конца ведущего вала при (см. рис.6):

мм; примем мм;

Рис.6 Конструирование ведущего вала.

диаметры шеек под подшипники:

мм; принимаем ммвыбираем по ГОСТ 8338-75 радиальные однорядные шарикоподшипники 207 с=35мм;72 мм;=17 мм, легкой серии (приложение 10);

диаметр вала под ведущей шестерней:

мм; принимаем мм.

У промежуточного вала (см. рис 7) расчетом на кручение определяем диаметр опасного сечения (под шестерней ) по пониженным допускаемым напряжениям

мм.Принимаем диаметр под шестерней 55 мм; такой же диаметр выполним под зубчатым колесом55 мм.

Рис. 7. Конструирование промежуточного вала.

Под подшипниками 50 мм;выбираем по ГОСТ 8338-75 радиальные однорядные шарикоподшипники 210 с=50мм;90 мм;=20 мм, легкой серии (приложение 10);

Ведомый вал рассчитываем при

Диаметр выходного конца вала

мм; принимаем мм;

диаметры под подшипниками мм;выбираем по ГОСТ 8338-75 радиальные однорядные шарикоподшипники 215 с=75 мм;130 мм;=25 мм, легкой серии (приложение 10);

диаметр под колесом мм.