4.4. Ориентировочный расчет и конструирование валов
Ориентировочный расчет валов производится на ранней стадии проектирования, когда изгибающие моменты еще не определены. Расчет выполняют на чистое кручение по пониженным допускаемым напряжениям [τк]и определяют диаметры отдельных ступеней валов.
Основным материалом для валов служат термически обрабатываемые среднеуглеродистые стали 35, 40, 45 или легированные – 40Х, 40ХН и др.
4.4.1. Входной вал
Диаметр входного конца вала (рис. 4.4.1.1)
(4.4.1.1)
где Т1 – вращающий момент на валу (п. 2.4), Н·мм;
[τк]=(20 - 25),МПа – допускаемое напряжение кручения для среднеуглеродистых сталей 35, 40, 45.
мм
Рисунок 4.4.1.1 – Вал входной
Диаметр вала под уплотнение
(4.4.1.2)
где t =2,2 – высота буртика
мм
Диаметр вала dп в месте посадки подшипника может быть равен диаметру вала под уплотнением или больше его, но кратен пяти, т.е.
(4.4.1.3)
Между подшипником и шестерней на том же диаметре, что и подшипник, располагают разделительное кольцо. Диаметральные размеры кольца определяются из услоеия контакта его торцов с колесом и внутренним кольцом подшипника.
Диаметр кольца со стороны подшипника
(4.4.1.4)
где r=2.5 – координата фаски подшипника
мм
Диаметр вала под шестерней
>
(4.4.1.5)
>
мм
Диаметр разделительного кольца со стороны шестерни
(4.4.1.6)
гдеƒ=1,2 - размер фаски
мм
4.4.2. Промежуточный вал
Диаметр вала под колесом и шестерней (рис. 4.4.2.1)
(4.4.2.1)
где T2. – вращающий момент на промежуточном валу (п. 2.4), Н-мм;
[τк] =(10 – 13)МПа
мм
Диаметр вала в месте посадки подшипника
(4.4.2.2)
где r = 3 – координата фаски подшипника
мм
Диаметр разделительного кольца со стороны подшипника
(4.4.2.3)
мм
со стороны колеса и шестерни –
(4.4.2.4)
где ƒ=1,6 – размер фаски
Рисунок 4.4.2.1 – Вал промежуточный
4.4.3. Выходной вал монету
Диаметр выходного конца вала (рис. 4.4.3.1)
(4.4.3.1)
где Т3 – вращающий момент на валу (п. 2.4), Н·мм;
[τк]=(20 - 25),МПа – допускаемое напряжение кручения для среднеуглеродистых сталей 35, 40, 45.
мм
Диаметр вала под уплотнение
(4.4.3.2)
где t =2,8 – высота буртика
мм
Рисунок 4.4.3.1 – Вал выходной
Диаметр вала dn в месте посадки подшипника может быть равен диаметру вала под уплотнением или больше его, но кратен пяти, т.е.
(4.4.3.3)
Диаметр разделительного кольца со стороны подшипника
(4.4.3.4)
где r=3 – координата фаски подшипника
мм
Диаметр вала под колесом
>
(4.4.3.5)
>
мм
Диаметр разделительного кольца со стороны колеса
(4.4.3.6)
где ƒ=2 – размер фаски
4.5. Выбор подшипников качения
Подшипники качения выбираются из [II, табл. 24.10, 24.15 -24.17; 3, II.26, II.29 - II.31; 5, II.14, II. 19, II.20] в зависимости от диаметров dп валов, начиная с легкой серии. Для опор валов с цилиндрическими прямозубыми колесами нужно использовать радиальные шариковые подшипники, для валов с цилиндрическими косозубыми, коническими и червячными колесами и для червяка - радиально-упорные для роликовые конические. Для выбранных подшипников из таблиц выписать их маркировку, наружный D и внутренний d диаметры и ширину В, величины статической Соr. и динамической Cr грузоподъемностей.
Подшипники на входной вал:
(7207А) d=35; D=72; B=17; с=15; r=2; r1=0,8; Cr=48,4; C0r=32,5; е=0,37; Y=1,6.
Подшипники на промежуточный вал:
(7308А) d=40; D=90; B=23; с=20; r=2,5; r1=0,8; Cr=80,9; C0r=56; е=0,35; Y=1,7.
Подшипники на выходной вал:
(208) d=55; D=100; B=21; r=2,5; Cr=43,6; C0r=25,0