7. Проектный расчет валов

Вал при работе испытывает сложное нагружение: деформации кручения и изгиба. Однако проектный расчет валов проводится из условия прочности на чистое кручение, а изгиб вала и концентрация напряжений учитываются пониженными допускаемыми напряжениями на кручение, которые выбираются в интервале [] = 15…20 МПа [4, с. 296]. Меньшее значение [] принимается для расчета быстроходных валов, большее – для расчета тихоходных валов.

Наименьший диаметр выходного участка быстроходного вала d_В1, мм, равен [4]:

.

Наименьший диаметр выходного участка тихоходного вала d_В2, мм, равен:

,

где Т₂, Т₃ – номинальные вращающие моменты соответственно на входном (быстроходном) и выходном (тихоходном) валах редуктора.

Полученные расчетные значения диаметров выходных участков валов d^/_В1, d^/_В2 округляются до ближайшего большего стандартного значения из ряда, мм: 20, 21, 22, 24, 25, 26, 28, 30, 32, 34, 35, 36, 38, 40, 42, 45, 48, 50, 52, 55, 60, 63, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 120, 125.

В случае, если быстроходный вал редуктора соединяется с валом электродвигателя муфтой (кинематическая схема рассматриваемого примера), полученный расчетом диаметр d^/_В1 необходимо согласовывать с диаметром вала электродвигателя d₁ (таблица Б. 4) [3]

.

Окончательно выбираем d_В1 = 32 мм, d_В2 = 42 мм.

Остальные размеры участков валов назначаются из выше приведенного ряда стандартных диаметров в сторону увеличения, исходя из конструктивных и технологических соображений.

Для быстроходного вала :

d_У1= d_П1= 40 мм –диаметр вала под уплотнение и подшипник. Необходимо учитывать, что значение посадочного диаметра подшипника для данного диапазона кратно пяти (таблица Б. 5). Также величина высоты t, мм, перехода диаметра вала по отношению к предыдущему диаметру должна быть больше или равна размеру фаски f , мм;

d_б1= 45 мм – диаметр буртика для упора подшипника.

Необходимо обеспечить, чтобы величина диаметра d_б1 была больше или равна величине, рассчитанной по формуле d_П1 + 2  t = 32 + 2  2,5 = 37мм. Значения высоты буртика t, мм, приведены в таблице 14. В этом случае величина высоты буртика t должна быть больше или равна величине радиуса закругления подшипника r , мм (таблица 7), что обеспечивает надежное осевое размещение подшипника на валу;

d_f1, d₁, d_a1, b₁ – размеры шестерни .

Для тихоходного вала :

d_У2 = d_П2 = 50 мм – диаметр вала под уплотнение и подшипник. Необходимо учитывать, что значение посадочного диаметра подшипника для данного диапазона кратно пяти (таблица Б.5). Также значение высоты t, мм, перехода диаметра вала по отношению к предыдущему диаметру должно быть больше или равно величине размера фаски f, мм;

d_К = 55 мм – диаметр под зубчатое колесо. Необходимо обеспечить, чтобы величина диаметра d_К была больше или равна величине размера, рассчитанного по формуле d_П2 + 2  t = 55 + 2  2,5 = 60 мм. Высота перехода диаметра t, мм, приведена в таблице 14. В этом случае высота перехода t должна быть больше или равна величине радиуса закругления подшипника r, мм, (таблица 7), что обеспечивает надежное осевое размещение подшипника на валу;

d_б2 = 60 мм – диаметр буртика для упора колеса. С другой стороны колеса для его надежного осевого крепления на валу при сборке устанавливается распорная втулка. Необходимо, чтобы высота перехода диаметра t была больше или равна размеру фаски f (таблица 7).

Длины участков валов определяются после эскизной компоновки редуктора на миллиметровой бумаге непосредственным измерением линейкой или расчетом размерных цепей.

Таблица 7 – Значения высоты перехода t, ориентировочного радиуса подшипника r и величины фаски f от диаметра вала d

Диаметр вала d, мм	20 … 30	35 … 45	50 … 55	60 … 80	 85
t, мм	2	2,5	3	3,5	4
r, мм	2	2,5	3	3,5	4
f, мм	1	1,2	1,6	2	2,5
Примечание: радиус r приведен для подшипников средней серии, для легкой серии он имеет несколько меньшее значение.