4 Ориентировочный расчет валов

4.1 Расчет вала червяка

Исходные данные:

Крутящий момент на валу: Т = 482,3 Н·м.

Витки червяка выполнены за одно целое с валом. Ведущий вал должен иметь как минимум три ступени: подступичная часть d₁ (в данном случае диаметр подступичной части должен быть равен диаметру впадин червяка d_f ); опорные участки d₂ (шейки); выступающая часть d₃ (хвостовик). Для обеспечения осевой фиксации деталей, собираемых на валу, разность диаметров соседних участков вала Δd должна быть равна 3...10 мм. Диаметр любого участка вала из расчета по касательным напряжениям, мм:

, (4.1)

где T – крутящий момент на валу, для вала червяка Т = 482,3 Н·м; τ_доп – допускаемое касательное напряжение, τ_доп = 25 МПа для хвостовика и 15 МПа для подступичной части [2, стр. 47].

Диаметр выходного конца (хвостовика) ведущего вала:

= 43 мм.

Принято значение d₃ = 45 мм. Диаметры подшипниковых шеек d₂ приняты равными 50 мм.

Диаметр впадин червяка из расчета по касательным напряжениям:

= 46,5 мм.

Конструктивный диаметр впадин d_f , рассчитанный в п. 2, равен 56 мм, что удовлетворяет расчету по касательным напряжениям. Для выхода режущего инструмента при нарезании витков рекомендуется участки вала, прилегающие к нарезке, протачивать до диаметра меньше d_f , поэтому принято значение d₁ = 55 мм. Длина нарезанной части b₁ = 140 мм, расстояние между опорами червяка l₁ принято ≈ наибольшему диаметру червячного колеса d_aM2 = 440 мм (d_aM2 = 435 мм). Предварительная конструкция червяка, полученная из ориентировочного расчета, показана на рисунке 3.

Рисунок 4.1 ― Предварительная конструкция червяка

4.2 Расчет ведомого вала

Исходные данные:

Крутящий момент на валу: T = 6234,5 Н·м.

Выходной вал редуктора спроектирован гладким.

Наибольший диаметр вала ― диаметр в месте посадки червячного колеса по формуле (4.1):

= 97 мм.

Принят диаметр d₁ = 100 мм.

5 Эскизная компоновка редуктора

Исходные данные:

Межосевое расстояние червячной передачи: a_w = 250 мм;

Диаметры червячного колеса: диаметр впадин d_{f 2} = 370 мм;

делительный диаметр d₂ = 400 мм;

диаметр вершин d_a2 = 420 мм;

наибольший диаметр d_aM2 = 440 мм;

Диаметры червяка: диаметр впадин d_{f 1} = 70 мм;

делительный диаметр d₁ = 100 мм;

диаметр вершин d_a1 = 125 мм;

Ширина венца червячного колеса: b₂ = 90 мм;

Длина нарезанной части червяка: b₁ = 160 мм;

Ориентировочные диаметры вала колеса: подступичной части d₂₁=100 мм;

опорных частей d₂₂ = 100 мм;

диаметр хвостовика d₂₃ = 100 мм;

Ориентировочные диаметры вала червяка: подступичной части d ₁₁ = 55 мм;

опорных частей d₁₂ = 50 мм;

диаметр хвостовика d₁₃ = 45 мм;

Диаметр ступицы червячного колеса, мм:

d_ст1 = (1,6...1,8) · d₁ (5.1)

d_ст1 = (1,6...1,8) · 100 = 160…180 мм.

Принят диаметр d_ст1 = 160 мм.

Длина ступицы червячного колеса, мм:

l_ст1 = (1,2...1,8) · d₁ (5.2)

l_ст1 = (1,2...1,8) · 100 = 120…180 мм.

Принята длина l_ст1 = 120 мм.

Диаметр ступицы звездочки, мм:

d_ст2 = 1,6 · d₃ (5.3)

d_ст2 = 1,6 · 65 = 104 мм.

Длина ступицы звездочки, мм:

l_ст2 = (1,2...1,5) · d₃ (5.4)

l_ст2 = (1,2...1,5) · 65 = 78…98 мм.

Принята длина l_ст2 = 90 мм.

Расстояние между опорами червяка l₁ принято равным 440 мм (наибольший диаметр червячного колеса d_aM2 = 440 мм).

Расстояние f₁ от середины хвостовика вала червяка до ближайшей опоры принято равным 100 мм.

Зазор между стенкой редуктора и червячным колесом; между стенкой и ступицей червячного колеса принят равным 15 мм.

Так как длина вала червяка от опоры до опоры равна 440 мм > 350 мм (“длинный” червяк), с целью компенсации тепловых деформаций в качестве опоры для той его части, которая расположена рядом с хвостовиком, приняты радиальный шарикоподшипник 210 ГОСТ 8338–75 и упорный подшипник 8210 ГОСТ 6874–75 ; для “глухой” опорной части принят радиальный подшипник 210 ГОСТ 8338–75. В качестве опор вала червячного колеса приняты роликовые радиально-упорные подшипники 7216 ГОСТ 333–79. Предварительно назначены подшипники легкой серии выбранного типа, основные размеры которых приведены в таблице 5.1. Компоновочный эскиз червячного редуктора показан на рисунке 5.1.

Таблица 5.1 ― Основные размеры подшипников

Условное обозначение подшипника	d	D	B	C		e
	мм				кН
8210	50	78	22	43		0,37
210	50	90	20	35,1
7216	100	160	26	112		0,39

Рисунок 5.1 ― Эскиз редуктора.