4. Проектный расчет валов.

На валах размещают вращающиеся детали: зубчатые колеса, шкивы, барабаны и т.д.. По конструкции валы различают гладкие, фасонные или ступенчатые. Образование ступеней на валу связано с закреплением деталей или самого вала в осевом направлении, а так же с возможностью монтажа деталей при посадке с натягом. Прямые валы изготавливают из стали Ст5 - для валов без термообработки, стали 45 или 40Х - для валов с термообработкой (улучшением), стали 20 и 20Х - для быстроходных валов на подшипниках скольжения, у которых цапфы цементируют для повышения износостойкости.

Для предварительной оценки диаметра вала в опасном сечении используют расчет его только на кручение при пониженных хуй допускаемых напряжениях:

где Т - крутящий момент на валу Н·мм; [] - допускаемые напряжения из расчета на кручение, [] = ( 12... 15) МПа.

Размер высоты заплечика вала h выбирают по рекомендациям в зависимости от диаметра d.

D

d

,

h

где - диаметр ступени вала, мм.

Рис. 4.1. Часть вала.

Таблица 4.1

dм, мм	20...40	40...60	60...80	80...100
h, мм	3...5	5...7	7...8	8...9

4.1. Проектный расчет входного вала редуктора.

4.1.1 Диаметр вала под муфту.

где - крутящий момент на входном валу, Н·мм.

4.1.2 Диаметр вала под подшипники.

Полученное значение следует согласовать с ГОСТ для подшипников качения.

(по ГОСТ 8338—75)

4.1.3 Диаметр вала под уплотнение.

4.1.4 Диаметр буртика.

4.1.5 Диаметр вершин зубьев шестерни .

4.1.6 Выбор подшипника для входного вала.

Выбираем подшипник шариковый радиальный однорядный средней серии по ГОСТ 8338—75. Выбираем подшипник 305.

;

;

- ширина подшипника;

- динамическая грузоподъёмность;

- статическая грузоподъёмность.

Рис. 4.2. Входной вал редуктора.

4.2. Алгоритм проектного расчета промежуточного вала редуктора.

4.2.1 Диаметр вала в опасном сечении под колесом.

где - крутящий момент на промежуточном валу, Н·мм.

4.2.2 Принимаем диаметр вала под подшипник ближайший меньший относительно значения .

Выбираем по ГОСТ 8338—75.

4.2.3 Уточним диаметр вала под колесом.

4.2.4 Диаметр вала под втулку.

4.2.5 Диаметр буртика.

4.2.6 Диаметр вершин зубьев шестерни .

4.2.7 Выбор подшипника для промежуточного вала.

Выбираем подшипник шариковый радиальный однорядный средней серии по ГОСТ 8338—75. Выбираем подшипник 306.

;

;

;

;

.

Рис. 4.3. Промежуточный вал 2-х ступенчатого цилиндрического редуктора.

4.3. Алгоритм проектного расчета выходного вала редуктора.

4.3.1 Диаметр вала в опасном сечении под колесом.

где - крутящий момент на выходном валу, Н·мм.

4.3.2 Принимаем диаметр вала под подшипники ближайший меньший относительно .

Выбираем по ГОСТ 8338—75.

4.3.3 Уточним диаметр вала под колесом.

4.3.4 Диаметр вала под втулку.

4.3.5 Диаметр вала под уплотнение.

4.3.6 Диаметр вала под муфту из уравнения.

4.3.7 Диаметр буртика.

4.3.8 Диаметр вершин зубьев колеса .

4.3.9 Выбор подшипника для выходного вала.

Выбираем подшипник шариковый радиальный однорядный средней серии по ГОСТ 8338—75. Выбираем подшипник 308!!!

;

;

;

;

.

Рис. 4.4. Конструкция выходного вала редуктора.

4.4 Кинематическая схема.

Ступень входная (быстроходная) Вал входной

Вал промежуточный

Ступень выходная (тихоходная)

Вход

Ступень выходная (тихоходная)

Рис. 4.5. Кинематическая схема 2-х ступенчатого цилиндрического редуктора.

4.6 Эскизная компоновка редуктора.

4.6.1 Необходимый зазор а между внутренними поверхностями корпуса и вращающимися зубчатыми колесами.

,

где - расстояние от верхнего края входной шестерни до нижнего края выходного колеса..

4.6.2 Расстояние между дном корпуса и поверхностью зубчатой поверхности выходного колеса.

4.6.3 Расстояние между торцами колес.

4.6.4 Расстояние между торцом подшипника до внутренней поверхности корпуса.

4.6.5 Выступ входного вала под муфту.

4.5. Расчетная схема и определение нагрузок входного вала.

Рис. 4.6. Расчетные схемы входного вала: а) общая; б) в вертикальной плоскости; в) в горизонтальной плоскости.

4.5.1 Исходные данные:

- окружная нагрузка;

- радиальная нагрузка;

- осевая нагрузка;

- дополнительная сила;

- изгибающий момент.

4.5.2 Вертикальная плоскость (рис. 4.6. б).

Найдём .

Найдём .

4.5.3 Горизонтальная плоскость (рис. 4.6. в).

Найдём .

Найдём .

4.5.4 Суммарные радиальные нагрузки в опорах А и В.