6. Выбор конструкции и ориентировочный расчет валов

Вал ы предназначены для установки на них вращающихся деталей и передачи крутящего момента.

Конструкции валов в основном определяются деталями, которые на них размещаются, расположением и конструкцией подшипниковых узлов, видом уплотнений и техническими 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.

6.1. Входной вал ( быстроходный ).

Рисунок 6.1

Участок 1 – выходной конец вала для установки шкива ременной передачи. Диаметр выходного конца быстроходного вала определяется по формуле:

(6.1)

где Т – крутящий момент на рассматриваемом валу, Н∙м;

– пониженные допускаемые напряжения кручения, МПа, для выходных концов вала принимаются равными МПа;

Принимаем d₁ = 30 мм

Участок 2 – участок для установки уплотнения; диаметр выбирается с учетом стандартных значений для деталей по эмпирической формуле:

34

Участок 3 – участок для установки подшипников, диаметр выбирается с учетом стандартных значений для деталей по эмпирической формуле:

Участок 4 – участок, несущий шестерню. Диаметр также определяется по эмпирической формуле:

Участок 5 – буртик для фиксации шестерни. Диаметр также определяется по эмпирической формуле:

6.2. Вал тихоходный (выходной вал)

Рисунок 6.2

Участок 1 – выходной конец вала для установки шестерни зубчатой конической передачи. Диаметр выходного конца вала определяется по формуле:

(6.2)

где: Т – крутящий момент на рассматриваемом валу, Н∙м;

– пониженные допускаемые напряжения кручения, МПа, для выходных концов вала принимаются равными МПа;

Участок 2 – участок для установки уплотнения; диаметр выбирается с учетом стандартных значений для деталей по эмпирической формуле:

35

Участок 3 – участок для установки подшипников; диаметр выбирается с учетом стандартных значений для деталей по эмпирической формуле:

Участок 4 – участок для установки червячного колеса. Диаметр определяется по формуле:

Участок 5 – диаметр буртика для удержания зубчатого колеса и определяется по формуле:

36

6. Выбор подшипников и эскизная компановка редуктора

Предварительный подбор подшипников производим исходя из соотношения: F_a / F_r .

Если:

F_a / F_r < 0.3 , то принимаем шариковый радиальный однорядный подшипник;

0.3 < F_a / F_r < 0.7 , то принимаем шариковый радиально-упорный однорядный подшипник;

F_a / F_r > 0.7 , то принимаем роликовый радиально-упорный однорядный конический подшипник.

Для первого вала:

F_a / F_r = 675 / 1510 = 0.45 – на первом валу устанавливаем шариковые радиально-упорные однорядные подшипники легкой серии № 36208, d=40 мм, D = 80 мм, B = 18 мм.

Для второго вала:

F_a / F_r = 645 / 1448 =0.44 – на втором валу устанавливаем шариковые радиально-упорные однорядные подшипники легкой серии № 36210, d=50 мм, D = 90 мм, B = 20 мм.

Эскизная компоновка выполняется с целью определения сил, действующих на опоры, и изгибающих моментов, действующих на валы. Компоновка выполняется в масштабе 1:1 на масштабной бумаге.

Необходимые размеры и их соотношения для выполнения компоновки приведены ниже:

Внешний диаметр окружности вершин зубьев:

d_ае1 = 75 мм,

d_ае2 = 288 мм;

Диаметр ступицы :

d_cт = 1.7d = 1.7 ∙ 55 =94 мм;

Длина ступицы:

l_ст = 1.4d = 1.4 ∙ 55 =76 мм ;

Ширина подшипника B₁ = 18 мм , B₂ = 20 мм;

Толщина стенок корпуса редуктора  = 7 мм;

Диаметр вала, на котором устанавливается внутреннее кольцо подшипника: d₃₍₁₎ = 40 мм ; d₃₍₂₎ = 50 мм;

Расстояние от внешнего торца фланца до внешней стенки корпуса редуктора: К_ф=48 мм, К₁=39 мм, К₂=33 мм;

Длина гнезда подшипника l_п = 50мм;

37

Диаметры отверстий под болты:

d₁ = 22 мм, d₂ = 17мм, d₃ = 13 мм, d₄ = 11 мм, d₅ = 9мм;

Толщина крышки подшипника: δ_п = 7 мм;

Толщина фланца крышки подшипника: δ_ф = 10 мм;

Высота головки болта крышки подшипника: h_б = 0.7 ∙ 10 = 7 мм;

Зазор между неподвижными и вращающимися элементами передач:

Х = 8 – 10 мм;

Расстояние между торцом подшипника и внутренней стенкой корпуса:

- при отсутствии маслоудерживающего кольца Y = 2 – 3 мм,

- при их наличии Y = 5 – 7 мм;

Расстояние от оси отверстия под болт до внешней стенки редуктора: С_ф =25 мм, С₁ =21 мм, С₂ =18 мм;

Расстояние от оси отверстия под болт до расточки под внешнее кольцо подшипника Z_i = 5 – 10 мм;

Ширина венца ведущего зубчатого колеса ( шестерни ): b₁ = 60 мм;

Ширина венца ведомого зубчатого колеса: b₂ = 56 мм;

38