Проверочный расчет валов

Проверочный расчет вала производится на усталостную и статическую прочность и на жесткость, а в отдельных случаях и на кручение. Выполняется после конструктивного оформления вала на основе проектного расчета и подбора подшипников.

Проверочный расчет вала выполняют по его расчетной схеме (рис. 5).

Рисунок 5 – К расчету вала

Рекомендации к составлению расчетной схемы

Валы рассматривают как прямые брусья, лежащие на шарнирных опорах.

При выборе типа опоры считают, что деформации валов малы и, если подшипник допускает хотя бы небольшой наклон или перемещение цапфы, его считают шарнирно-неподвижной или шарнирно-подвижной опорой.

Подшипники качения или скольжения, воспринимающие одновременно радиальные и осевые усилия, рассматривают как шарнирно-неподвижные опоры (рисунок 6, а), а подшипники, воспринимающие только радиальные усилия, - как шарнирно-подвижные (рисунок 6, б).

На схеме центр шарнира опоры принимают в середине подшипника качения (рис. 6, а) или на расстоянии 0,3 - 4 длины подшипников скольжения¹ со стороны нагруженного пролета (рис. 6, б).

Сделать рис. 11.6 Куклин

Рисунок 6 – Расчетные схемы

При двух подшипниках качения, установленных на одной опоре, центр шарнира опоры принимают в середине ближайшего к пролету подшипника (рас. 6, в).

Основными нагрузками на валы являются усилия от передач, распределяющиеся по длине ступицы.

На расчетных схемах эти усилия, а также вращающие моменты изображают как сосредоточенные, приложенные в серединах ступиц (рисунок 6, г).

Влиянием силы тяжести валов и насаженных на них деталей пренебрегают (за исключением тяжелых маховиков и т.п.). Силы трения в опорах не учитывают.

Пример перехода от конструкции к расчетной схеме дан на рисунок 5 (расчет см. указания к практическим занятиям).

Рекомендации по выбору допусков и классов шероховатости

Допуски на размеры и классы шероховатости на посадочные поверхности определяются выбранным квалитетом посадки. Для деталей, требующих точного центрирования на валу, принимают переходные посадки по 7-му или 8-му квалитету. При этом передачу крутящего момента с валика на посаженную на него деталь осуществляют с помощью различных разъемных соединений (штифтовых, шпоночных, шлицевых). В малогабаритных редукторах производят фиксацию деталей штифтом, стопорным винтом, а также с помощью прессовых посадок (при малых нагрузках).

Рекомендации по конструированию валов и осей

• каждая насаживаемая на вал деталь должна проходить до своей посадочной поверхности свободно во избежание повреждения других поверхностей (рис.5, а).

• торцы валов и осей и их уступы выполняют с фасками (ГОСТ 10948-64) для удобства насадки деталей и соблюдения техники безопасности (см. рисунок 1);

• в тяжело нагруженных валах или осях для снижения напряжений в местах посадочных поверхностей рекомендуется перепады ступеней выполнять минимальными с применением галтелей переменного радиуса (см. рисунок 3);

• при прессовых посадках трудно совместить шпоночную канавку в струбцине со шпонкой вала. Для облегчения сборки на посадочной поверхности вала предусматривают небольшой направляющий цилиндрический участок с посадкой f7 (см. рисунок 1);

• для уменьшения номенклатуры резцов радиусы галтелей, углы фасок ширину проточек на одном валу или оси рекомендуется выполнять одинаковыми. Если на валу несколько шпоночных пазов, то их располагают на одной образующей вала (см. рисунок 5, а);

• выбор рациональной формы вала или оси зависит от масштаба производства. При единичном производстве валы и оси изготавливают преимущественно из круглого проката, поэтому для уменьшения механической обработки принимают простую форму без буртиков (см. рисунок 5, а). При массовом производстве валы и оси изготавливают из специальных поковок, которые позволяют применять упорные бурты (см. рисунок 1);

• для увеличения изгибной жесткости валов и осей рекомендуется располагать насаживаемые детали ближе к опорам.