5. Предварительный расчет валов

5.1 Проектный расчет валов.

1. Выбор допускаемых напряжений на кручение

Проектный расчет валов выполняется по напряжениям кручения (как при чистом кручении), т. е. при этом не учитывают напряжения изгиба, концентрации напряжений и переменность напряжений во времени (циклы напряжений). Следовательно для компенсации приближенности этого метода расчета допускаемые напряжения на кручение применяют заниженными: []_к= 10...20 Н/мм². При этом меньшие значения []_к — для быстроходных валов, большие []_к—для тихоходных.

2. Определение размеров ступеней валов

1-я ступень вала (под элемент открытой передачи или полумуфту).

Быстроходный вал

Округляем d₁ по R_a 40 - d₁ = 32 мм, т.к. этот диаметр принимаем в зависимости от выбора двигателя и муфты.

Т.к. l₁ =(1,0…1,5) d₁ – под полумуфту

l₁ = 1,532=47,5 мм.

Округляем l₁ по R_a 40 - l₁= 48 мм.

Промежуточный вал

Т.к. l₁ =(1,0…1,5) d₁=1,238=45 мм

Тихоходный вал:

Т.к. l₁ =(0,8…1,5) d₁ =1,248= под звездочку.

l₁ = 58 мм.

2-я ступень вала (под уплотнение крышки с отверстием и подшипник).

Быстроходный вал

d₂ = d₁ +2t = 32+21,5 =35 мм

l₂ = 1,5d₂ =52,5 мм;

Промежуточный вал

d₂ = d₁ +2t = 38+22,5 = 43 мм, округляем до d₂ =45 мм;

l₂ =1,5 d₂ = 68 мм

Тихоходный вал:

d₂ = d₁ +2t =48+22,8=53,6 округляем до d₂ = 54 мм;

l₂ = 1,25d₂ =68 мм.

3-я ступень вала (под шестерню, колесо).

Быстроходный вал

d₃ = d₂ +3,2r =35+3,22,5=43 мм,

l₃ определяется графически на эскизной компоновке.

Промежуточный вал

d₃ = d₂ +3,2r = 45+3,2•3 = 54,6 мм; округляем до d₂ = 55 мм

l₃ определяется графически на эскизной компоновке.

Тихоходный вал

d₃ = d₂ +3,2r= 54+3,23=63,6 мм, округляем до d₃ = 64 мм;

определяется графически на эскизной компоновке.

4-я ступень вала (под подшипник).

Быстроходный вал

d₄ = d₂ =35мм;

l₄ = В – для шариковых подшипников,

l₄ = Т – для роликовых конических подшипников

Промежуточный вал:

d₄ = d₂ = 45 мм;

l₄ = В – для шариковых подшипников,

l₄ = Т – для роликовых конических подшипников

Тихоходный вал

d₄ = d₂ = 55мм;

l₄ = В – для шариковых подшипников,

l₄ = Т – для роликовых конических подшипников

Ступень вала и ее параметры.		Быстроходный вал	Промежуточный вал	Тихоходный вал
1-я (под элемент открытой передачи или полумуфту).	d1	28	38	48
	l1	42	45	58
2-я (под уплотнение крышки с отверстием и подшипник).	d2	32	45	54
	l2	42	конструктивно	68
3-я (под шестерню, колеса).	d3	40	55	64
	l3	конструктивно	конструктивно	конструктивно
4-я (под подшипник).	d4	35	45	55
	l4

При конструировании валов размеры диаметров и длин ступеней уточняются.

5.2 Нагрузки валов редуктора.

1. Определение сил в зацеплении закрытой цилиндрической косозубой передачи.

Окружная сила:

на шестерне F_t1 = F_t2 = 1951 H

на колесе F_t2 = 2T₂10 ³/d₂ = 216010 ³/164 = 1951 H

Радиальная сила:

на шестерне F_r1 = F_r2 = 720 H

на колесе F_r2 = F_t2tg / cos  =1951 tg 20/ cos 9,7= 720 H

Осевая сила:

на шестерне F_a1 = F_a2 = 334 Н

на колесе F_a2 = F_t2tg  = 1951 tg 9,7= 334 Н

Силы в зацеплении закрытой цилиндрической косозубой передачи.

Сила в зацеплении	Значение силы, Н
	на шестерне	на колесе
Окружная	1951	1951
Радиальная	720	720
Осевая	334	334

Определение консольных сил

Муфта:

Т₁, – крутящий момент, равный вращающему моменту на валу.

2. Определение сил в зацеплении закрытой цилиндрической прямозубой передачи.

Окружная сила:

на шестерне F_t1 = F_t2 = 3530 H

на колесе F_t2 = 2T_Т10 ³/d₂ = 2441,210 ³/250 = 3530 H

Радиальная сила:

на шестерне F_r1 = F_r2 = 1285 H

на колесе F_r2 = F_t2tg  = 3530 tg 20 = 1285 H

Силы в зацеплении закрытой цилиндрической прямозубой передачи.

Сила в зацеплении	Значение силы, Н
	на шестерне	на колесе
Окружная	3530	3530
Радиальная	1285	1285

Определение консольных сил

Цепная передача:

где k_в – коэффициент нагрузки вала, табл. 5.7/2/ с.93.

5.3 Предварительный выбор подшипников качения

Вал	Тип подшипника	Серия	Угол контакта	Схема установки
быстроходный	шариковые радиальные однорядные типа 200	легкая	-	-
промежуточный	Для фиксирующей опоры роликовые конические типа 7000	средняя	 = 11…16	враспор
	Для плавающей опоры шариковой радиальные однорядные типа 200	средняя	-	-
тихоходный	Для плавающей опоры шариковой радиальные однорядные типа 200	средняя	-	-