7ВАЛИ

7.1Навантаження валів редуктора

Вали редукторів в процесі роботи піддаються двом видам деформаціїзгину та крученню. Деформація кручення на валах виникає під дією крутних моментів, прикладених із сторони двигуна та робочої машини. Деформація згину валів виникає внаслідок сил в зубчастому (черв’ячному) зачепленні передачі і сил, які прикладені до вала із сторони ланцюгової або пасової передач та муфт.

Схеми сил в зачепленні циліндричної, конічної та черв’ячної передач при різних напрямках нахилу зубців (витка черв’яка) і обертанні двигуна зображені на рис.7.1…7.3. За точку прикладення сил приймають точку зачеплення в середній площині колеса (черв’яка).

Сили в зачепленні визначають за формулами, які наведені у табл.7.1.

Таблиця 7.1 – Визначення сил в зачепленні механічних передач

коліспередачі; δ1. і δ2 - кути ділильного конуса відповідно шестерні і колеса конічної зубчастої

75

а)

б)

Рисунок 7.1 – Схема сил в зачепленні косозубої циліндричної передачі:

а- напрям лінії зубця колеса – лівий, шестерні – правий;

б– колеса - лівий шестірні – правий

а)

б)

Рисунок 7.2 – Схема сил в зачепленні конічної передачі з прямим зубцем:

а- напрям лінії зубця колеса – лівий, шестерні – правий,

б- колеса – правий, шестерні – лівий.

76

а)

б)

Рисунок 7.3 –Схема сил в зачепленні черв’ячної передачі: а – напрям лінії витка черв’яка лівий; б - правий

Таблиця 7.2 - Консольні сили

Примітка: Величини, що входять у формули для визначення консольних сил: F0 – по-

передній натяг віток паса, Н; α1- кут охоплення меншого шківа; Ft – сила натягу ведучої вітки ланцюга, Н; Т1 і Т2 – крутні моменти відповідно на швидкохідному та тихохідному валах редуктора, Нм.

77

Консольне навантаження на вихідних кінцях валів зумовлене наявністю відкритих передач (зубчастих циліндричних та конічних, а також пасових і ланцюгових) і муфт, що з’єднують двигун з редуктором або редуктор з робочою машиною. Схема сил в зачепленні відкритих зубчастих передач а також їх значення аналогічні як для закритих. Значення консольних сил для ланцюгових і пасових передач, а також для муфт визначають за табл.7.2

7.2 Проектний розрахунок валів

Розрахунок валів редукторів проводиться в два етапи: 1-й – проектний (наближений) розрахунок валів із умови міцності на кручення; 2 - й – перевірний (уточнений) розрахунок валів на міцність за напруженнями згину та кручення.

В якості матеріалів для виготовлення валів рекомендують застосовувати термічно оброблені середньовуглецеві та леговані сталі. Для валів, розміри поперечних перерізів яких вибирають за умовою жорсткості, переважно використовують сталі Ст5 і Ст6. Для більшості інших випадків застосовують сталі 45, 50, 40Х, 40ХН та інші. Вали з цих сталей піддаються нормалізації, поліпшенню або гартуванню з нагрівом СВЧ і низьким відпуском (шліцьові вали, вали, що працюють у підшипниках ковзання).

Проектний розрахунок валів виконується за напруженнями кручення, тобто при цьому не враховуються напруження згину, концентрації напружень та змінність напружень у часі (цикли напружень). З метою забезпечення достатньої міцності, для наближеного методу розрахунку, допустимі на-

пруження на кручення приймають заниженими: τadm =15…20 МПа. При цьому менші значення τadm - для швидкохідних валів, більші τadm - для тихо-

хідних.

Проектування вала починають з визначення діаметра вихідного кінця

із стандартного ряду: 10; 10,5; 11; 11,5; 12; 13; 14; 15; 16; 17; 18; 19; 20; 21; 22; 24; 25; 26; 28; 30; 32; 33; 34; 36; 38; 40; 42; 45; 48; 50; 52; 55; 60; 63; 65; 70; 75; 80; 85; 90; 95; 100; 105; 110; 120; 125; 130 і дальше через 10 мм.

У випадку необхідності допускаються діаметри: в інтервалі від 12 до 26 мм - кратні 0,5; в інтервалі 26…30 мм - цілі числа; в інтервалі 50…110 мм - розміри, що закінчуються на 2 та 8, дальше - розміри кратні 5.

Для редукторів загального призначення рекомендують виготовляти вали однакового діаметра по всій довжині. Допуски на окремих ділянках вала призначають у відповідності з необхідними посадками монтованих деталей. Але для спрощення монтажу підшипників, зубчастих коліс та інших деталей застосовують також ступінчасту конструкцію вала. Для зручності з’єднання вала редуктора з валом електродвигуна стандартною муфтою діаметри з’єднуваних валів повинні мати розміри, що відрізняються не більше ніж на

20%.

78

Рисунок 7.4 – Типові конструкції валів одноступеневих редукторів:

а– вал черв’яка; б – вал – шестірня циліндричного редуктора;

в- вал – шестірня - конічного; г – тихохідний (l3* - в конічному редукторі).

79