4. Предварительные расчеты и эскизная разработка основных элементов корпуса

4.1. Ориентировочный расчет валов.

Валы предназначены для установки на них вращающихся деталей (зубчатых колес, шкивов, звездочек и т.п.) и передачи крутящего момента.

Конструкция валов в основном определяется деталями, которые на них размещаются, расположением и конструкцией подшипниковых узлов, видом уплотнений и технологическими 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.

Диаметр вала (мм) определяют по формуле:

(4.1)

где Т– крутящий момент на рассматриваемом валу (Нмм), [_кр] – пониженные допускаемые напряжения кручения, [_кр] = (15–40) МПа.

Полученное значение диаметра должно быть округлено по ГОСТ 8639 до ближайшего из ряда диаметров.

Диаметры остальных участков вала назначают по конструктивным соображениям с учетом удобства посадки на вал подшипников качения, зубчатых колес и т.д. и необходимости фиксации этих дета­лей на валу в осевом направлении.

Обычно применяется ступенчатая конструкции валов, которая обеспечивает удобство сборки и разборки, а также простоту фиксации детали от осевого перемещения.

На рисунке 4.1 представлен пример конструкции ступенчатого вала. В конкретном случае некоторые участки могут отсутствовать, однако соотношения диаметров сохраняются.

d₁ =d– по расчету;

d₂=d₁+(2–10) мм – под уплотнение с учетом стандартов на них;

d₃ =d₂+(2–10) мм – под внутреннее кольцо подшипников с учетом стандартов на них;

d₄ =d₃+(2–10) мм – под зубчатое колесо;

d₅ =d₄+(2–10) мм – диаметр буртика для удержания колеса.

Рис. 4.1 Конструкция ступенчатого вала.

Для входного вала цилиндрического редуктора принимаем Сталь 40Х. Диаметр первичного вала редуктора:

мм

Принимаем d₁= 36 мм,d₂= 40 мм,d₃= 45 мм,d₄=d₁= 36 мм,d₅= 50 мм.

Для выходного вала цилиндрического редуктора принимаем Сталь 40Х. Диаметр вала под ведущую шестерню открытой цилиндрической передачи:

мм

Принимаем d₁= 48 мм,d₂= 52 мм,d₃= 55 мм,d₄= 60 мм,d₅= 65 мм.

4.2. Предварительный выбор подшипников.

Тип подшипников (радиальный, радиально-упорный, упорный) выбирается в зависимости от величины, направления и соотношения сил, действующих на опоры, характера нагрузок, частоты вращения вала и требуемого срока службы.

Рекомендации по выбору типа подшипников для редукторов общего назначения даны в таблице 4.1.

Таблица 4.1

Определение типа подшипника

Отношение сил в зацеплении Fa/Fr	Тип подшипника
до 0.3	шариковый радиальный (приложение 1, табл.1)
св. 0,3 до 0,7	шариковый радиально-упорный
св. 0.7	роликовый радиально упорный

Для входного вала принимаем подшипник: роликовый радиально упорный, 7509А, d = 45 мм, D = 85 мм, b = 24,75мм.

Для выходного вала принимаем подшипник: роликовый радиально упорный, 7311А, d = 55 мм, D = 120 мм, b = 31,5 мм.