4.4 Ориентировочный расчёт и конструирование валов

Ориентировочный расчёт валов производится на ранней стадии проектирования, когда изгибающие моменты ещё не определены. Расчёт выполняют на чистое кручение по пониженным допускаемым напряжениям и определяют диаметры отдельных ступеней валов.

Основным материалом для валов служит термически обрабатываемые среднеуглеродистые стали 35, 40, 45 или легированные 40Х, 40ХН и др.

4.4.1 Входной вал

Диаметр выходного конца вала (рисунок 4.4.1.1), мм:

(4.4.1)

где Т₁ – вращающий момент на валу, Н·мм;

- допускаемое напряжение кручения, МПа.

Рисунок 4.4.1.1 – Входной вал

Диаметр вала под уплотнение, мм:

(4.4.2)

где t – высота буртика, мм.

Диаметр резьбы для удержания подшипников на валу:

(4.4.3)

Диаметр вала в месте посадки подшипника может быть равен диаметру или больше его, но кратен пяти, мм:

Диаметр кольца со стороны подшипника, мм:

(4.4.4)

где r – координата фаски подшипника.

4.4.2 Промежуточный вал

Диаметр вала под колесом и шестерней (рисунок 4.4.2.1), мм:

(4.4.5)

где Т₂ – вращающий момент на промежуточном валу, Н·мм.

Рисунок 4.4.2.1 - Промежуточный вал

Диаметр вала в месте посадки подшипника, мм:

(4.4.6)

где r – координата фаски подшипника.

Диаметр разделительного кольца со стороны подшипника, мм:

(4.4.7)

Диаметр разделительного кольца со стороны колеса и шестерни, мм:

(4.4.8)

где f – размер фаски, мм.

4.4.3 Выходной вал

Диаметр выходного конца вала (рисунок 4.4.3.1), мм:

(4.4.9)

где Т₃ – вращающий момент на валу, Н·мм.

Рисунок 4.4.3.1 - Выходной вал

Диаметр вала под уплотнение, мм:

(4.4.10)

где t – высота буртика, мм.

Диаметр вала в месте посадки подшипника может быть равен диаметру вала под уплотнение или больше его, но кратен пяти, мм:

Диаметр разделительного кольца со стороны подшипника, мм:

(4.4.11)

где r – координата фаски подшипника.

Диаметр вала под колесом, мм:

Диаметр разделительного кольца со стороны колеса, мм:

(4.4.12)

где f – размер фаски, мм.

4.5 Выбор подшипников качения

Подшипники качения выбираются из 2, табл. 24.10, 24.15-24.17; 3, табл. 24.10, 24.15-24.17 в зависимости от диаметров d_п валов, характера действующих нагрузок, начиная с легкой серии. На входной вал (червяк) со стороны уплотнения рекомендуется ставить роликовые конические или радиально-упорные шариковые подшипники (один или два) ввиду действия осевых нагрузок, с противоположной стороны – шариковый радиальный. Для промежуточного вала – роликовые конические или радиально-упорные шариковые, для выходного – шариковые радиальные. Для выбранных подшипников из таблиц выписать их маркировку, наружный D и внутренний d диаметры, ширину В, значения статической С_or и динамической С_r грузоподъемностей.

Выбираем:

Входной вал – средняя серия.

Со стороны уплотнения:

Подшипники роликовые конические (из ГОСТ 27365-87)

Тип: 7306А

d = 30 мм; D = 72 мм; b = 19 мм;

С_or = 39 кН; С_r = 52,8 кН;

С противоположной стороны:

Подшипник шариковый радиальный однорядный (из ГОСТ 8338-75)

Тип: 306

d = 30 мм; D = 72 мм; b = 19 мм;

С_or = 14,6 кН; С_r = 28,1 кН;

Промежуточный вал – лёгкая серия

2 подшипника: роликовые конические

(из ГОСТ 831-75)

Тип: 36208

d = 40 мм; D = 80 мм; b = 18 мм;

С_or = 23,2 кН; С_r = 38,9 кН;

Выходной вал – лёгкая серия

2 подшипника: шариковый радиальный однорядный (из ГОСТ 8338-75)

Тип: 213

d = 65 мм; D = 120 мм; b = 23 мм;

С_or = 34 кН; С_r = 56 кН;