10.2. Конструирование валов.

Конструкция ступеней валов зависит от типа и размеров установленных на них деталей (зубчатых и червячных колес, подшипников, муфт, звездочек, шкивов) и способов закрепления этих деталей в окружном и осевом направлениях. При разработке конструкции вала принимают во внимание технологию сборки и разборки передач, механичес­кую обработку, усталостную прочность и расход материала при изготовлении. Способы осевого фиксирования колес, элементов открытых передач, муфт и подшипников рассмот­рены в соответствующих вопросах конструирования . Окружное закрепление колес, элементов открытых передач муфт и подшипников осуществляется посад­ками, шпоночными соединениями и соединениями с натягом.

Ниже приводятся рекомендации по конструированию по­садочных поверхностей ступеней валов, соединенных между собой переходными участками .

Переходные участки. Переходный участок вала между двумя смежными ступенями разных диаметров выполняют:

а) галтелью радиуса r (галтель —поверхность плавного перехода от меньшего сечения к большему), снижающей концентрацию напряжений в местах перехода

б) канавкой ширины b со скруглением для выхода шлифоваль­ного круга, которая повышает концентрацию напряжений на переходных участках В проектируемых односту­пенчатых редукторах, где получаются сравнительно короткие валы достаточной жесткости при небольших изгибающих моментах (особенно на концевых участках), применяют, как правило, канавки.

Но т.к. между подшипником и колесом устанавливаем распорную втулку , то переходный участок между ступенями выполняют галтелью. При этом между буртиком вала и торцом втулки должен быть предусмотрен зазор С=1…2 мм.

Для повышения технологичности конструкции радиусы галтелей r , размеры фасок на концевых ступенях с, ширину канавок b для выхода инструмента на одном валу принимают одинаковыми:

Быстроходный вал.

размеры фасок на концевых ступенях ⁰

параметры канавки b для выхода инструмента на ступени d1-d2 , d2-d3,d3-d4 : b=3,0мм; h=0,25мм; r=1,0мм;

Тихоходный вал.

размеры фасок на концевых ступенях ⁰

радиусы галтелей перехода ступеней d2-d3,d3-d4 r=2,0 мм

параметры канавки b для выхода инструмента на ступени d1-d2 b=3,0мм; h=0,25мм; r=1,0мм;

1. Первая ступень.

Выходной конец вала может быть цилиндрическим или коническим. Посадки деталей на конус обладают рядом достоинств: легкость сборки и разборки, высокая точность базирования, возможность создания любого натяга. В проектируемых редукторах в равной мере применяют цилиндрические и конические концы валов. Диаметр 1-й ступени d₁ рассчитан на чистое кручение в задаче 7, длина ступени определяется по осевым размерам ступицы элементов открытых передач или посадоч­ного места полумуфты .

2. Вторая ступень.

Диаметр ступени d₂ принимается равным диаметру d внутреннего кольца подшипника. Длина ступени l₂ зависит от осевых размеров деталей, входящих в комплект подшип­никового узла, расположенного со стороны выходного конца вала .

а) Для тихоходных валов .Диаметр ступени d₃ = d₂+3,2r, где r — координата фаски внутреннего кольца подшипника. d₃рассчитан в задаче 7.

Длина ступени l₃ выполнена больше длины ступицы колеса l_ст, поэтому распорная втулка между торцом внутреннего кольца подшипника и торцом ступицы колеса ставится на 3-ю ступень. Зазор С между буртиком ступени и торцом втулки равен 2мм.

б) Для вала-шестерни цилиндрической.

Цилиндрическая шестерня находятся на 3-й ступени. Величина выхода l_ф зависит от модуля зацепления т=1,5 и внешнего диаметра фрезы D_ф и определяется графически.

Диаметр 3-й ступени и длина ступени определяется при конструировании всего узла быстроходного вала в .

Конструкция 3-й ступени вала-шестерни цилиндрической и червячного вала зависит от передаточного числа редуктора и и межосевого расстояния a_w.

5. Пятая ступень.

Для тихоходных валов эта ступень предотвращает осевое смещение колеса. Диаметр ступени d₅ = d₃ + 3f, где /—фаска ступицы колеса ; длина ступени l₅ определяется графически на конструктивной компоновке.

f=2,5.

d₃=44.

d₅=44+3∙2,5=51,5

Но так как d₅ не может превышать натужный диаметр внутреннего кольца плдшипника, то принимаем d₅=47.

Схема быстроходного вала-шестерни: