Ориентировочный расчет и конструирование валов редукторов
Ориентировочный расчет выполняется как проектный для предварительного определения диаметра вала. Расчет ведется на чистое кручение по пониженным допускаемым напряжениям без учета влияния изгиба:
di = . (4.1)
где di — диаметр вала, мм;
Тi — вращающий момент на валу, Н∙мм;
[τ] — допускаемое напряжение на кручение, Н/мм2.
Для двухступенчатого редуктора по приведенной формуле рассчитывают диаметры выходных участков валов.
При определении диаметров выходных концов ведущего 1 и ведомого 3 валов рекомендуется принимать [τ] = 20 – 25 Н/мм2 (МПа), диаметра промежуточного вала 2 под колесом – [τ] = 10 – 13 Н/мм2 (МПа). Значения допускаемых напряжений приведены для сталей 35, 40, 45 (или Ст 5, Ст 6).
Полученные значения диаметров концевых участков валов должны быть округлены по ГОСТ 12080-66 до ближайших из ряда: 20, 22, 25, 28, 32, 40, 45, 50, 55, 60, 70, 80, 90.
Диаметры остальных участков валов (рис. 4.5) определяют с учетом удобства посадки на вал подшипников качения, зубчатых колес и необходимости фиксации этих деталей на валах в осевом направлении буртиками. Вычисленные значения округляют по ГОСТ 6636-69 до ближайших из ряда: 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 24, 25, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 45, 48, 50, 52, 55, 60, 63, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 120, 125, 130.
Диаметр вала под уплотнение согласовывается с ГОСТ 8752-79 до ближайшего из ряда размеров резиновой армированной манжеты: 20, 21, 22, 24, 25, 26, 28, 30, 32, 35, 36, 38, 40, 42, 44, 45, 48, 50, 52, 55, 56, 58, 60, 62, 63, 65, 67, 68, 70, 71, 75, 80, 82, 85, 90, 92, 95, 100, 105, 110, 115, 120.
Диаметры отдельных ступеней валов рекомендуется определять по приведенным ниже зависимостям.
Ведущий вал (рис. 4.2, а) (шестерня выполнена заодно с валом).
d1 = ; dупл = d1 + 2t; dп ≥ dупл; dб.п = dп + 3r,
где dупл, dп — диаметры вала под уплотнение и подшипник, мм;
dб.п — диаметр буртика вала для базирования подшипника, мм;
t — высота буртика, мм (табл. 4.1);
r — координата фаски подшипника, мм (табл. 4.1).
Диаметр под подшипник должен быть кратен 5.
Все значения диаметров необходимо округлять до ближайших стандартных чисел (ГОСТ 12080-66, ГОСТ 6636-69, ГОСТ 8752-79).
Промежуточный вал (рис. 4.2, б).
d2 = ; dп. пр = d2 – 3r; dб.п = dп + 3r; dб.к = d2 + 3f,
где dп. пр — предварительный диаметр подшипника, который следует округлить до значения, кратного 5, мм (dп);
dп — определенное (стандартное) значение диаметра подшипника, мм;
dб.к — диаметр буртика для базирования колеса и шестерни, мм;
ƒ — размер фаски колеса и шестерни, мм. (табл. 4.1)
Ведомый вал (рис, 4.2, в).
d3 = ; dупл = d3 + 2 t ; dп ≥ dупл; dб.п = dп + 3 r; dб.п ≥ dк > dп;
dб.к = dк + 3f.
Таблица 4.1
Высота буртика t, координата фаски подшипника r, размер фаски f
Параметры | Диаметр вала, мм | ||||||
17 – 24 | 25 – 30 | 32 – 40 | 42 – 50 | 52 – 60 | 62 – 70 | 71 – 85 | |
t | 2,2 | 2,5 | 2,8 | 3,3 | 3,5 | ||
r | 1,6 | 2,5 | 3,5 | 3,5 | |||
f | 1,2 | 1,6 | 2,5 |
Длины участков вала определяются в зависимости от размеров размещаемых на нем деталей и расстояний между ними.
а
б
в
Рис. 4.2 Конструкции валов редукторов
Пример расчета:
Рассчитать и сконструировать ведущий вал цилиндрического двухступенчатого редуктора. Передаваемый вращающий момент Т1 = 60∙103 Н∙мм, материал вала — сталь 45.
Диаметр выходного конца вала, мм
d1 = ; d1 = = 23,89.
Значение d1 округляем до ближайшего по ГОСТ 12080-66: d1 = 25 мм.
Диаметр вала под уплотнение, мм
dупл = d1 + 2 t ; dупл = 25 + 2∙2,2 = 29,4.
Значение dупл округляем по ГОСТ 8752-79: dупл = 30 мм.
Диаметр вала под подшипник рекомендуется принять dп ≥ dупл, но должен быть кратен 5 (при dупл > 20 мм). Принимаем dп = 35 мм.
Диаметр буртика вала для базирования подшипника, мм
dб.п = dп + 3 r; dб.п = 35 + 3∙2,5 = 42,5.
Значение dб.п округляем по ГОСТ 6636-69: dб.п = 42 мм.
При съемной шестерне вал следует конструировать, используя формулы для ведомого вала. После определения размеров всех ступеней вала, выполняется эскиз с указанием расчетных величин.
Задача 5