5.2 Конструктивная разработка и расчет тихоходного вала

5.2.1 Выбор муфты

Ориентировочно определяем диаметр участка вала под посадку муфты. Считаем, что на этом участке вала будет действовать крутящий момент. Тогда:

(5.2.1.)

где [] – допускаемое напряжение на кручение, для материала вала. Для предварительных расчетов рекомендуется принимать в пределах 15-25 МПа .

Т₂–крутящий момент на тихоходном валу, Нм.

d=мм

Выбор муфты производим в зависимости от диаметра вала d_m.

Муфта 1000–60–1.1 ГОСТ 21424–93

Принимаем d_m =60мм; ℓ_m =140мм, Д_М =160мм .

Проверяем правильность выбора муфты.

Т_р =Т₂ ∙ К_р ≤ Т_ном (5.2.2)

где Т₂ – крутящий момент на тихоходном валу, Нм;

К_р =1,1 – коэффициент безопасности.

Т_р =756,6 ∙ 1,1=832,3Н*м ≤ Т_ном=1000 Н*м

5.2.2 Разработка эскиза тихоходного вала

Принимаем диаметр под уплотнение равным диаметру под подшипник (d_П принимать целым числом и кратным 5), мм

d_У = d_П = d_m + 2t (5.2.3)

=d+2t=60+2*3=66 мм; t=3мм;Dy=70мм;

По диаметру под подшипник d_П выбираем ширину подшипника В, отдавая предпочтение подшипникам средней серии.

Вибираємо підшипники середньої серія 214 d=70 мм; D=125 мм; B=24 мм;

Определяем диаметр буртика под подшипник:

d_БП = d_П + 2t (5.2.4)

=d+3,2r=70+2*3,3=76,6мм. t=3,3мм;Dк=80мм;

Диаметр буртика под подшипник принимаем равным диаметру колеса:

d_БП = d_К

=80мм

Диаметр буртика под колесо:

d_S = d_K + 2t (5.2.5)

d_S = 80 + 2*3,5=87мм; t=3,5мм;Ds=87мм; B=35 мм.

Длину вала под уплотнение с учетом ширины манжеты, зазоров и ширины крышки принимаем: ℓ_У = 40 – 50 мм.

Определяем зазор Х между колесами и корпусом:

Х = 3 ∙ m (5.2.6)

Х=3m=3*4=12мм Принимаем Х =12 мм.

Расстояние между опорами, мм:

ℓ_o = B + 2X + b₁ (5.2.7)

ℓ_o = 35+2*12+79=149 мм.

Длина консольного участка вала:

ℓ_К = В/2 + ℓ_У + ℓ_m (5.2.8)

ℓ_К = 35/2+45+140=202,5 мм; ℓ_К =203 мм.

Подшипники шариковые радиальные однорядные (ГОСТ 8338–75)

Эскизная компоновка тихоходного вала.

5.2.3 Выбор шпонок и проверочный расчет шпоночного соединения

Выбираем две шпонки по d_m и по d_К с размерами.

Выбранные шпонки по d_m и по d_к необходимо проверить на смятие их боковых сторон.

Условие прочности на смятие, МПа

(5.2.29)

где Т₂ – крутящий момент на ведомом валу, Нм;

d – диаметр вала в рассматриваемом сечении, мм;

t₁ – величина заглубления шпонки в вал (табл.5.4), мм;

h – высота шпонки, мм;

ℓ_р – рабочая длина шпонки при скругленных торцах, мм;

(5.2.30)

b – ширина шпонки, мм.

[]_см – допускаемое напряжение смятия, зависящее от принятого материала для шпонки. При стальной ступице []_см = 100–150 МПа.

Шпонка на колесе:

d=80мм, b=22 мм, h=14 мм, 9 мм, l=80 мм,

=МПа<=100--150МПа

условие прочности на смятие выполняется.

Шпонка на муфту:

d=60мм, b=18 мм, h=11 мм, 7 мм, l=125 мм,

=МПа<=100--150МПа

условие прочности на смятие выполняется.

5.2.4 Определение сил, действующих на тихоходный вал

Силы, возникающие в зацеплении – окружная, радиальная и осевая, определены ранее в п.5.1.4.

Дополнительная неуравновешенная радиальная сила от муфты:

, (5.2.9)

где D_М – диаметр центров пальцев муфты, мм.