3. Расчет тихоходного (ведомого) вала редуктора

3.1 Исходные данные к расчету ведомого вала

Т₂ = 320,69 (нм) – крутящий момент на ведомом валу редуктора

F_t = 3942 (н) – окружные усилия в зацеплении зубчатых колес передачи

F_r = 1464 (н) – радиальные усилия в зацеплении зубьев колес передачи

F_а = 800 (н) – осевые усилия колес передачи

d₂ = 166,1 (мм) – диаметр делительной окружности колеса

b₂= 25 (мм) – ширина зубчатого венца колеса

3.2 Определим диаметр выходного конца (цапфы-шип) ведомого вала редуктора из расчета на чистое кручение [1, c 161]

Прямые валы чаще всего выполняются ступенчатыми. Образование ступеней (участков) и их конструкция зависят от типа и размеров деталей устанавливаемых на вал, например, таких как зубчатые колеса, подшипники, муфты, шкивы и т.п., а также способа закрепления этих деталей в окружном и осевом направлениях.

На начальной стадии проектирования известен только один крутящий момент, поэтому предварительно определяют диаметр выходных концов валов (цапф-шипов) из условия прочности на чистое кручение по пониженному допускаемому напряжению с тем расчетом, чтобы компенсировать влияние изгибных напряжений и их концентрацию.

Условие прочности при кручении позволяет определить диаметр цапфы-шипа на выходе с вала.

, откуда мм

принимаю по таблице ГОСТ 6636-69 [1,c161]

3.3 Рассмотрим процесс предварительного конструирования ведомого вала редуктора.

Компоновка валов ведется по двум его размерам:

- диаметрам поперечных сечений вала

- длинам вала под устанавливаемые на него детали

Рассмотрим сначала компоновку диаметров ведомого вала учитывая, что каждая устанавливаемая на вал деталь должна проходить до своей посадочной поверхности свободно без повреждений.

Расчет диаметров поперечных сечений валов всегда начинают с определения выходных его концов (цапф-шипов)

– диаметр цапфы-шипа был ранее найден и согласован с ГОСТом

= 38мм – диаметр ведомого вала под уплотнение назначается конструктивно на (2…4) мм большим предыдущей ступени вала, т.е. больше диаметра цапфы

Диаметр остальных посадочных поверхностей (ступеней) назначают по конструктивным соображениям, увеличивая их приблизительно на (5…7) мм под устанавливаемые на вал детали и сборочные единицы.

d_п2 = 45мм - диаметр вала под внутреннее кольцо подшипника назначается по таблице ГОСТ 8338-75; ГОСТ 831-75, но так чтобы диаметр внутреннего кольца подшипника был бы кратен 5 и был бы больше диаметра d вала, где устанавливается подшипник на (5…7)мм. Принимаю подшипник 309, d = 45мм, Д = 100мм, В = 25мм, С = 52,7 кн, С = 30 км d [1, c 393]

d_м.к= 45мм - диаметр мазеудерживающего кольца, которое устанавливается на одной ступени с подшипником.

d_р.к= 50 мм – диаметр распорной втулки (кольца), которое устанавливается на одной ступени с зубчатым колесом.

d_з.к= 50мм - диаметр вала под зубчатое колесо.

d_δ= 55мм – диаметр буртика, назначен конструктивно, большим чем диаметр зубчатого колеса d

d_м.к = 45мм – диаметр мазеудерживающего кольца, устанавливается на одной ступени с подшипником

d_п2 = 45мм - диаметр вала под внутреннее кольцо подшипника был назначен ранее (оба подшипника на валу одинаковые).

Цель эскизной компоновки – определение расстояний между серединами опор, а также расстояний между находящимися на валу деталями.

Так как центры всех подшипников редуктора лежат в одной плоскости и на одной линии, следовательно, расстояние между центрами подшипников будет постоянной величиной для обеих валов редуктора, т.е.

Определение расстояний всегда начинают с выходных концов валов (цапфы-шипов):

ℓ_Ц2 = 58мм – длина цапфы выходного конца ведомого вала принимается из ГОСТ 12080-66

К₁= 40мм – конструктивно назначенная длина, включающая толщину подшипниковой крышки и уплотнения, а также зазор между редуктором и рабочей машиной.

В_П2 = 25мм – длина вала занимаемая подшипником 309 [1, c 393] из ГОСТ 8338-75

∆=12мм – конструктивно назначена длина (толщина) мазеудерживающего кольца

К = 15мм – конструктивно назначена длина (толщина) распорной втулки

ℓ_СТ2 = 1,2 ∙ d = 1,2 ∙ 50 = 60мм – длина вала, занимаемая ступицей зубчатого колеса

К = 15мм – конструктивно назначена длина (толщина) буртика

Δ= 12мм – конструктивно назначена длина (толщина) мазеудерживающего кольца

В_П2 = 25мм – длина вала, занимаемая подшипником, принимается равной толщине (ширине) обоймы В подшипника 309 из ГОСТ 8338-75

3.4 Выполним ориентировочную компоновку ведомого вала редуктора и покажем его расчетную схему.

При этом вал будем рассматривать, как балку шарнирно закрепленную на двух опорах. (смотри рис.3.1)

3.5 Определим расстояния на участках ведомого вала редуктора

- между серединами опор и полюсом зацепления

- между центрами опор

- длина консоли ведомого вала

Рисунок 5 Ориентировочная эскизная компоновка

тихоходного вала редуктора.