3.2 Проектировочный расчет выходного вала и выбор подшипников

Тихоходные валы имеют концевые участки, участки для установки подшипников, колес и распорной втулки, буртики подшипников и колеса. Выходной вал В2 имеет цилиндрический консольный концевой участок длиной ℓ_МТ диаметром d, промежуточный участок ℓ_КТ диаметром d_П, участок (цапфу) для установки подшипников диаметром d_П, участки диаметром буртика d_БП для упора во внутренние кольца подшипников. В средней части вала на шпонке установлено червячное колесо z₂, которое с одной стороны упирается в буртик вала d_БК, а с другой - во втулку.

3.2.1 Расчетная схема. Исходные данные

Расчетная схема выходного вала представлена на рис 6.

Исходные данные: вращающий момент на выходном валу Т₂ = 954,2 Н·м;

ш ирина венца червячного колеса в₂ = 71 мм;

Рис.6 Расчетная схема выходного вала

3.2.2 Геометрические размеры выходного вала

Диаметр вала

d = = = 62,02 мм.По таблице 1 [4] принимаем

d = 63 мм

где Т₂ вращающий момент на выходном валу в Н·мм.

Диаметр вала для установки подшипников d_п:

d_п = d + 2t_цил = 63 + 2 · 4,6 = 72,2 мм, принимаем d_п = 75 мм,

где t_цил определяется по таблице 34 [4].

Рассчитанный диаметр d_п округляется до значения, кратного 5.

Диаметр буртика подшипников d_БП :

d_БП = d_п + 3r = 75 + 3 · 3,5 = 85,5 мм,

где r определяется по таблице 34 [4].

Диаметр буртика колеса d_БК = d_К + 3f = 85,5 + 3 · 2 = 91,5 мм,

где d_К = d_БП= 85,5 мм – диаметр участка вала для посадки колеса;

длину буртика выбирают конструктивно в пределах 3…5 мм

f – определяется по таблице 34 [4].

Длина посадочного конца вала

ℓ_МТ = 1,5 d = 1,5 · 63 = 94,5 мм.

Длина промежуточного участка

ℓ_КТ = 1,2 d_п == 1,2 · 75 = 90 мм.

Длину ступицы ℓ_СТ согласуют с расчетом соединения вал-ступица, выбранного для передачи вращающего момента и с диаметром посадочного отверстия ℓ_СТ = (0,8…1,5) d_К принимаем ℓ_СТ = 1,2 d_К = 1,2· 85,5 = 102,6 мм. Округляем ℓ_СТ = 103 мм.

Чтобы поверхности вращающихся колес не задевали за внутренние поверхности стенок корпуса, между ними оставляется зазор а (рис.4), рассчитанный в 3.1.2 и равно а = 11 мм

Для выходного вала по d_п = 75 мм выбираем роликовые конические однорядные подшипники легкой серии 7215 со следующими параметрами:

d = 75 мм, Д = 130 мм, Т = 27,25 мм, В = 16 мм; С = 22 мм; С_r = 107 кН,

С₀ = 84 кН; е = 0,39; Y = 1,55; Y₀ = 0,85.

Полная длина выходного вала:

ℓ_2п= ℓ_МТ + ℓ_КТ + ℓ_р2 + 3 мм, где

ℓ_{р2 =} в₂ + 2а+Т = 71+ 2·11+27,25 = 120,25 мм.

(Т = 27,25 мм - наибольшая ширина подшипника)

Важнейший параметр вала – расчетная длина ℓ_2п, необходимая для расчета на прочность указанной расчетной схемы

ℓ_2п = 94,5 + 90 + 120,25 + 3 мм = 307,75 мм. Округляем до целого числа ℓ_2п = 308 мм.

После проведения всех расчетов составляется эскиз выходного вала с проставлением всех размеров.

Для осевого фиксирования валов наиболее простой является схема установки подшипников «в распор».

Результаты расчетов для эскизного проектирования передачи приведены в таблице 3.

Таблица 3

Результаты расчетов для эскизного проектирования

Наименование параметров и размерность	Обозначение	Величина
Входной вал В1
Диаметр концевого участка, мм	d	30
Диаметр вала (цапфы) под подшипники, мм	dП	35
Диаметр буртика для подшипников, мм	dБП	41
Длина концевого участка, мм	ℓМБ	45
Длина промежуточного участка, мм	ℓКБ	70
Зазор между колесами и стенкой корпуса, мм	а	11
Длина вала, мм	ℓ1п	408
Подшипники:	7207
наружный диаметр, мм	D	78
внутренний диаметр, мм	d	35
ширина, мм	Т	18,25
динамическая грузоподъемность, кН	Сr	38,5
Выходной вал – В2
Диаметр концевого участка, мм	d	63
Диаметр вала под подшипники, мм	dП	75
Диаметр буртика для подшипников, мм	dБП	85,5
Диаметр буртика для колеса, мм	dБК	91,5
Длина концевого участка, мм	ℓМТ	94,5
Длина промежуточного участка, мм	ℓКТ	90
Длина вала, мм	ℓ2п	308
Подшипники:	7215
наружный диаметр, мм	D	130
внутренний диаметр, мм	d	75
ширина, мм	В	27,25
динамическая грузоподъемность, кН	Сr	107