Проектирование быстроходного вала

Быстроходный вал имеет ступенчатую форму и состоит из семи участков. Передаточное число зубчатой передачи u=4, поэтому быстроходный вал выполняют в виде вал- шестерни.

Расчет выполняется на кручение по пониженным допускаемым напряжениям. Ориентировочно определим диаметр вала в опасном сечении, мм

d= =[1000*65.4/(0.2*15)]^1/3=28 мм;

где Т₁ – крутящий момент в опасном сечении вала, T₁=65.4Н×м;

Длины и диаметры остальных участков быстроходного вала определяются по эмпирическим формулам с помощью ЭВМ.

Выберем пару подшипников для быстроходного вала средней серии,

обозначение – 308; d =40 мм, D =90 мм, B =23 мм

№ участка	Диаметр, мм	Длина, мм
1	28	42
2	35	48
3	40	25
4	50	26
5	dп=53	53
6	50	26
7	40	25

Размеры участков быстроходного вала

4.2. Подбор и проверка шпонок

Для фиксации на валу в радиальном направлении деталей, передающих вращение, часто используют призматические шпонки. Призматические шпонки, применяемые в проектируемых редукторах, проверяют на смятие. Проверке подвергают шпонки обоих валов.

На тихоходный вал устанавливаем две шпонки – на выходной конец вала и на участок под колесо. На быстроходный вал шпонка устанавливается только на выходной конец вала.

Для тихоходного вала:

1) 4 Участок: под колесо, d=60 мм, крутящий момент, передаваемый шпонкой Т= 255 Н•м,

размеры шпонки:

b=18 мм h=11мм L=50мм (при длине участка 70 мм)

t₁=7 мм

где b – ширина шпонки, h – высота шпонки, L – длина шпонки, t₁ – глубина паза на валу, l_р – рабочая длина шпонки, для шпонок со скругленными торцами l_р=L-b, [ ] - допускаемое напряжение смятия. Для стальных ступиц при нереверсивном приводе [ ]=150 МПа, при реверсивном приводе [ ]=120 МПа.

Рабочая длина шпонки l_p=32 мм, глубина шпоночного паза t₁=7 мм.

Расчет на смятие

σ_см=2•1000•T/(d•l_p•(h-t₁))

σ_см=66.4 МПа < [σ_см]

2) 1 Участок: выходной конец вала, d=45 мм, крутящий момент, передаваемый шпонкой Т=255 Н•м,

размеры шпонки:

b=14 мм h=9 мм L=45мм (при длине участка 67,5 мм)

t₁=5,5 мм

Рабочая длина шпонки l_p=31 мм, глубина шпоночного паза t₁=5,5 мм.

Расчет на смятие

σ_см=104,4 МПа < [σ_см]

Для быстроходного вала:

1 Участок: выходной конец вала, d=28 мм, крутящий момент, передаваемый шпонкой Т=65.4 Н•м,

размеры шпонки:

b=8мм h=7 мм L=32мм (при длине участка 42 мм)

t₁= 4 мм

Рабочая длина шпонки l_p=24 мм, глубина шпоночного паза t₁= 4 мм.

Расчет на смятие

σ_см=82.5 МПа < [σ_см]

4.3. Конструктивные размеры зубчатого колеса.

Длина ступицы L = L_ст =1.2•d= 72 мм, где диаметр посадочного отверстия зубчатого колеса d = 60 мм.

Диаметр ступицы D_ст = 1.55 •d = 1.55• 60 = 93 мм.

Толщина диска е = 0.3 • b_w2 = 0.3 • 50 =15 мм.

Толщина обода A = 6 • m_n = 6 • 2 = 12 мм.

Диаметр центровой окружности D₀ =0.5(d_а-2•A+D_ст)=135 мм, где диаметр окружности вершин зубьев колеса d_а = 200.4 мм

Диаметр отверстий d₀ =0.25(d_а-2•A-D_ст)= 24 мм.

Размеры фасок с₁ = 0,5 • m_n = 0.5 • 2 = 1 мм с₂ = 1 мм;

Радиусы скруглений r = 5 мм.