7 Выбор конструкции и ориентировочный расчёт валов. Подбор параметров шпоночных соединений

Валы предназначены для установки на них вращающихся деталей и передачи крутящего момента.

Конструкции валов в основном определяются деталями, которые на них размещаются, расположением и конструкцией подшипниковых узлов, видом уплотнений и техническими требованиями.

Валы воспринимают напряжения, которые меняются циклично от совместного действия кручения и изгиба. На первоначальном этапе проектирования вала известен только крутящий момент, а изгибающий момент не может быть определен, т.к. неизвестно расстояние между опорами и действующими силами. Поэтому при проектировочном расчете вала определяется его диаметр по напряжению кручения, а влияние изгиба учитывается понижением допускаемого напряжения кручения.

7.1 Выбор конструкции и ориентировочный расчёт вала быстроходной ступени

На рисунке 7.1 изображён вал быстроходной ступени.

Рисунок 7.1—Вал быстроходной ступени

Участок 1 – выходной конец вала для установки муфты определяем в зависимости от типа электродвигателя ([4], таблица 1.8]:

d₁ = 28 мм

Участок 2 – участок для установки уплотнения; диаметр выбирается с учетом стандартных значений для деталей по эмпирической формуле:

d₂=d₁+(2÷10);

d₂=28+10=38мм.

Из конструктивных соображений участок для установки подшипника принимаемый d₃=40 мм.

7.2 Выбор конструкции и ориентировочный расчёт промежуточного вала

На рисунке 7.2 изображён промежуточный вал.

Рисунок 7.2—Промежуточный вал

Участок 3 – участок для установки зубчатого колеса и подшипников. Диаметр определяется по формуле:

(7.1)

где Т – крутящий момент на рассматриваемом валу, Н ∙ м;

– пониженные допускаемые напряжения кручения, МПа, для выходных концов вала принимаются равными МПа;

d₃=

7.3 Выбор конструкции и ориентировочный расчёт вала тихоходной ступени

На рисунке 7.3 изображён вал тихоходной ступени.

Рисунок 7.3—Вал тихоходной ступени

Участок 1 – выходной конец вала для установки звёздочки цепной передачи. Диаметр выходного конца вала определяется по формуле:

(7.2)

где Т – крутящий момент на рассматриваемом валу, Н ∙ м;

– пониженные допускаемые напряжения кручения, МПа, для выходных концов вала принимаются равными МПа;

d₄=

Участок 2 – участок для установки уплотнения; диаметр выбирается с учетом стандартных значений для деталей по эмпирической формуле:

d₂=d₁+(5÷10);

d₂=38+10=48мм.

Участок 3 – участок для установки подшипников; диаметр выбирается с учетом стандартных значений для деталей по эмпирической формуле:

d₃=d₂+(2÷10);

d₃=48+7=55мм.

Участок 4 – участок для установки зубчатого колеса. Диаметр определяется по формуле:

d₄= d₃+(2÷10);

d₄=55+5=60мм.

Участок 5 – диаметр буртика для удержания зубчатого колеса и определяется по формуле:

d5=d4+(5÷10);

d₅=60+10=70мм.

7.4 Подбор параметров шпоночных соединений

Зубчатые колеса, шкивы, звездочки и другие детали крепятся на валах с помощью шпоночных соединений (рисунок 7.4).

Сечение шпонки выбирают в зависимости от диаметра вала ([2] таблица 4,64). Длину шпонки принимают по длине ступицы с округлением в меньшую сторону до стандартной.

Рисунок 7.4 – Основные параметры шпонок

В таблице 7.1 приведены основные параметры шпонок.

Таблица 7.1 – Размеры шпонок

Диаметр вала	Сечение шпонки		Глубина паза
	b	h	t1	t2
28	8	7	4,0	3,3
36	10	8	5,0	3,3
38	10	8	5,0	3,3
60	18	11	7,0	4,4