2.4.7 Проектирование валов

2.4.7.1 Построение эскизов валов

Разработку эскиза вала можно начинать с конца вала. Рекомендуется применять стандартные концы (табл. 4, 5 приложения): цилиндрические – по ГОСТ 12080-66 или конические – по ГОСТ 12081-72. Цилиндрические концы валов проще в изготовлении, но требуют дополнительной осевой фиксации насаженных деталей. Конические концы валов сложнее в изготовлении, но обеспечивают простую и плотную посадку деталей. Их рекомендуют для валов с высокой скоростью вращения.

Рекомендуемые размеры фасок и радиусов галтелей даны в таблице 2.8. Если участок вала необходимо при изготовлении шлифовать, вместо обычного перехода предусматривают канавку для выхода шлифовального круга (рис. 2.19, табл. 2.9).

Высоту заплечика t принимают конструктивно, в зависимости от характера нагрузки, действующей на насаженную деталь: от 1,25r – для деталей не испытывающих осевых нагрузок, до (2,0…2,5)r – для деталей, воспринимающих сильные осевые нагрузки. Диаметры остальных участков вала определяют последовательно с учетом высоты заплечиков каждой ступени.

	а	б	в
Рис. 2.18. Размеры заплечиков вала

Таблица 2.8

Размеры заплечиков вала, мм

Диаметр вала d	10 - 18	20-28	30-46	48-68	70-100	Св. 100
Радиус закругления r	1,0	1,6	2,0	2,5	3	4,0
Фаска c	0,6	1,0	1,6	2,0	2,5	3,0

	а	б
Рис. 2.19. Канавки под выход шлифовального круга

Таблица 2.9

Размеры канавки под выход шлифовального круга, мм

Диаметр вала d	10-48	50-100	Св. 100
Ширина канавки b	3	5	8
Радиус закругления R	1,0	1,6	2,0
Радиус закругления R1	0,5		1,0
Диаметр канавки d1	d–0,5	d–1,0

Если участок вала предназначен для посадки детали, то необходимо на начале участка предусмотреть фаску: под углом 45º – при посадке с зазором или переходной посадке; под углом 30º – при посадке с натягом.

Длины участков валов определяются с помощью прорисовки с учетом габаритов насаживаемых деталей, их взаимного расположения, величины необходимых зазоров между ними и т.д.

2.4.7.2 Посадка зубчатых и червячных колес на валах

Передача крутящего момента от вала к колесу или наоборот, независимо от типа посадки, осуществляется при помощи шпоночных или шлицевых соединений.

В серийных редукторах общего назначения обычно применяется одна из переходных посадок: H7/k6 (напряженная), H7/m6 (тугая). Эти посадки применяются в механизмах, работающих при небольших нагрузках и подвергающихся частым разборкам. Переходные посадки требуют дополнительного крепления колес от осевого перемещения (пружинными кольцами, установочными винтами, распорными втулками, гайками и т.д.).

При редких разборках применяются посадки: H7/n6 (глухая), H7/p6 (легкопрессовая). Эти посадки также требуют дополнительного крепления колес от осевого перемещения.

Посадка зубчатых колес на валы в тяжелонагруженных передачах, работающие при вибрационных и ударных нагрузках, осуществляется по одной из прессовых посадок: H7/r6, H7/s6. Применение этих посадок наряду с повышением надежности соединения предохраняет колеса от осевого перемещения.

2.4.7.3 Шероховатость поверхностей валов

Поверхности валов должны иметь шероховатость, указанные в таблице 2.10.

Таблица 2.10

Шероховатость поверхностей валов

Элементы валов	Шероховатость, Ra, мкм
Неподвижные соединения с посадкой скольжения	0,2 – 0,05
Соединения с переходными посадками	0,4 – 0,1
Прессовые и конусные соединения	0,4 – 0,05
Упорные буртики неподвижных цилиндрических соединений (рабочие поверхности)	1,6 – 0,4
Посадки подшипников качения на валу при классе точности подшипника:
нормальном	0,4 – 0,1
повышенным	0,1 – 0,05
Шлицевые соединения, центрирование:
по наружному диаметру	0,4 – 0,1
по внутреннему диаметру	0,8 – 0,2
Шпоночно-пазовые соединения (рабочие грани пазов)	3,2 – 0,8
Резьбы наружные	3,2 – 1,6
Резьбы внутренние	6,4 – 3,2
Уплотнения цилиндрические контактные с мягкими элементами манжеты (рабочие поверхности валов)	0,1 – 0,05
Свободные поверхности деталей (торцы и ненесущие цилиндрические поверхности валов, фаски и т.п.):
малонагруженных	6,4 – 1,6
нагруженных высокими цикличными нагрузками	1,6 – 0,2
Галтели:
неответственного назначения	3,2 – 1,6
деталей, нагруженных высокими цикличными нагрузками	0,4 – 0,1