Предварительное определение диаметров шеек вала

Предварительный расчет выходного конца вала проводят на кручение по пониженным допускаемым напряжениям:

где Т – вращающий момент на валу, [τ] – допускаемые напряжения кручения, обычно принимаемые равными [τ]=20-35 Н/мм². Большие значения принимаются при использовании для изготовления колес легированных сталей.

По данной формуле рассчитывают диаметры выходных концов ведущего и ведомого валов. Однако, диаметр ведущего вала корректируется исходя из следующих соображений.

d₁

Рис. 5.1 Вал-шестерня (ведущий вал)

Если вал редуктора соединен муфтой с валом электродвигателя, то необходимо согласовать диаметры ротора d_дв и вала d_к. Как правило, принимают d_к = (0,7-1)d_дв. Некоторые муфты, например УВП, могут соединять валы разных диаметров в пределах одного номинального момента.

Иногда вал электродвигателя не соединяется непосредственно с ведущим валом редуктора, а между ними имеется ременная или цепная передача (так приведено в ряде заданий на курсовое проектирование). В этом случае диаметр вала редуктора рекомендуется принимать равным диаметру вала двигателя.

d_шк

Рис. 5.2 Ведомый вал

Валы обычно выполняют ступенчатыми с увеличением от концов к среднему сечению, т.к. в этом случае обеспечивается оптимальное сопротивление изгибу. Диаметры остальных шеек вала выбирают из следующих соображений.

1) Диаметр шеек под посадку подшипника выбирают по диаметру отверстия внутреннего кольца большим диаметра выходного конца вала с учетом того, что диаметры отверстий в кольцах подшипника начиная с 20 мм кратны 5.

2) Диаметр шейки под зубчатым колесом определяют по выше приведенной формуле для нахождения диаметра выходной шейки вала, но величину напряжений выбирают пониженной [τ]=10-20 Н/мм^2.

3) Для фиксации деталей (подшипников, шкивов и зубчатых колес) в осевом направлении служат буртики, высота которых ориентировочно принимается в зависимости от диаметра малой шейки:

d, мм	20-40	40-60	60-80	80-100
h, мм	3-5	5-8	7-9	7-10

4) Радиус галтели (переход от большего диаметра D к меньшему d) в тех местах, где нет посаженных на шейку деталей, выбирается из соотношений:

(D – d), мм	2-4	4-8	8-12	12-16	16-20
R, мм	1-2	2-3	3-5	4-7	5-8

5) При неподвижной установке на вал какой-либо детали (шкив, зубчатое колесо, звездочка) в месте упора детали в буртик последняя имеет фаску с катетом С, а вал - галтель радиусом R с выдерживанием соотношения C>R. Это обеспечивает плотное прилегание ступицы к буртику. Если на шейку с упором в буртик устанавливается подшипник, либо выполняют условие R₁ >R, где R₁ – радиус скругления (фаски) внутреннего кольца подшипника, либо на валу выполняют канавку для выхода шлифовального инструмента и обеспечения прилегания к буртику торца кольца подшипника. Последний случай предпочтительнее, поскольку обеспечивает более точную обработку цилиндрической и торцовой поверхностей вала независимо от износа кромки шлифовального круга.

Указанные параметры выбирают из соотношений:

d, мм	10-15	15-40	40-80	80-120
С, мм	1,5
R, мм		1,5		2,5

6) Размеры выходных концов валов могут быть приняты по рекомендациям, приведенным в [12].