![](/user_photo/_userpic.png)
21-ЭУД Белецкая 9 вариант / ДМ работа #3
.docxПРОЕКТИРОВОЧНЫЙ РАСЧЁТ ВАЛОВ
Проектировочный расчёт валов выполняют на статическую прочность с целью ориентировочного определения диаметров отдельных ступеней.
В
начале расчета нам известен только
вращающий момент T.
Изгибающие моменты M
возможно определить только после
разработки конструкции вала, когда
становятся известны его длина и места
приложения нагрузок. Поэтому проектировочный
расчёт вала выполняют условно только
на кручение по пониженным допускаемым
напряжениям
По рекомендациям [3], с учётом прочности и жесткости:
- для быстроходного вала (вала шестерни) диаметр входного конца, мм:
;
- для тихоходного вала (вала колеса) диаметр выходного конца, мм:
мм;
TБ
и TТ
– вращающие моменты на соответствующих
валах, Н⋅м.
(На кинематической схеме одноступенчатого
редуктора TБ
соответствует T1=27,04
Н⋅м
TТ
– T2=
Н⋅м;
в разделе энергетического и кинематического
расчётов это были соответственно T2
и T3).
-
пределы минимальных расчётных значений
диаметров входного конца быстроходного
и выходного конца тихоходного валов
редуктора.
Для входного вала редуктора (быстроходного), соединяемого с валом электродвигателя стандартной муфтой, рекомендуется принимать диаметр:
,
где
=32 – диаметр выходного конца вала
электродвигателя, мм
-
перепад диаметров полумуфт, допускаемый
по паспорту муфты, мм, (например, для
муфты упругой втулочно-кольцевой МУВП
см. ГОСТ 21424-93).
Диаметр выходного конца тихоходного вала должен быть больше, чем входного конца быстроходного (сравнить числа в неравенствах).
Полученные значения d нужно ещё согласованы с ГОСТ 12081-72.
Концы валов.
Размеры определяются по ГОСТ 12081-72 в зависимости от величины d Предпочтительны конические с конусностью 1:10, с затяжкой в осевом направлении. Для обоих валов выпишем значения геометрических параметров.
Тихоходный вал: d=32 мм; l1=80 мм; l2=58 мм; dср=29,1 мм; b=6 мм; h=6 мм; t1=3,5 мм; t2=2,8 мм; d1=М20 х 1,5; d2=M10; l3=17 мм; l4=19 мм;
Быстроходный вал: d=30 мм; l1=80 мм; l2=58 мм; dср=27,1 мм; b=5 мм; h=5 мм; t1=3 мм; t2=2,3 мм; d1=М20 х 1,1; d2=M10; l3=17 мм; l4=19 мм;
Диаметр каждого вала под подшипником dП выбирается из условия установки и снятия подшипника без выема шпонки:
- для быстроходного вала
мм
d'П=35 мм
- для тихоходного вала
мм
d’П=40 мм
где t2 – глубина паза в ступице,
– средний
диаметр конуса.
округляют
до ближайшего большего диаметра
внутреннего кольца подшипника (кратно
5).
Предварительно в качестве опор валов по рекомендациям практики принимаем шариковые радиальные однорядные подшипники легкой узкой серии по ГОСТ 8338-75.
Длина промежуточного участка вала (под подшипником) l4:
-для
тихоходного вала
;
-для
быстроходного вала
.
Для осевой фиксации насаженных на вал деталей служат заплечики (выступы) на отдельных участках вала. Например, при установке подшипников качения на вал необходимо выдерживать размеры заплечиков t, которые выбираются в зависимости от размера фаски подшипника r.
rб=2 мм; tб=3 мм;
rт=2 мм; tт=2,6 мм; (значение найдено линейной интерполяцией)
Тогда получаем для диаметров валов в районе заплечиков:
- для быстроходного вала:
- для тихоходного вала:
Ступица колеса.
Раздел относится к тихоходной ступени редуктора. И здесь d – диаметр участка тихоходного вала, на который насаживается зубчатое колесо. Предварительно его можно принять равным dПТ (диаметру под подшипником тихоходного вала).
d=40 (мм).
Ступица - это часть зубчатого колеса, сопрягаемая с валом. По рекомендациям практики, назначаем диаметр ступицы из стали в пределах:
Большие значения – для шпоночного соединения ступицы с валом или соединения с натягом, меньшие – для шлицевого соединения.
Длина
ступицы:
В проектировочном расчёте следует принять шпоночное соединение ступицы с тихоходным валом.
Принятую
длину ступицы согласовываем с расчётом
шпоночного соединения. Кроме того,
должно
выполняться условие
.
Ступица колеса соединяется с валом призматической шпонкой. В зависимости от d (dПТ) тихоходного вала выбираем b ,h, t1
b=12 мм; h=8 мм; t2=3,3 мм;
Из расчёта на смятие определяется расчётная длина шпонки:
где
- высота выступающей из вала шпонки, мм;
h
– высота шпонки; t1
– глубина паза вала;
– допускаемые напряжения смятия, МПа.
По
рекомендациям в при стальной ступице
,
можно принять 150 МПа.
Полная
длина шпонки со скруглёнными торцами
Длину
округляем в большую сторону до стандартного
значения.
Длину ступицы назначаем на 5…10 мм больше длины шпонки:
=50мм
Валы-шестерни
Шестерня обычно выполняется заодно с быстроходным валом (вал-шестерня). Зубья шестерни нарезают на среднем участке, диаметр которого зависит от варианта конструкции.
Варианты конструкции вала-шестерни приведены на рисунке 10.6 из [3].
При проектировании вала-шестерни нужно начать его прорисовку с входного конца (цилиндрический участок с резьбой, конический участок со шпоночным пазом), далее участок под подшипник и его крышку (промежуточный участок вала). Диаметры участка с зубьями определены в задаче 4.
Тип вала-шестерни выбирают по соотношению диаметров его участков. На рисунке 10.6 даны примеры валов для многоступенчатых редукторов. У вала-шестерни одноступенчатого редуктора будет отсутствовать протяженный гладкий цилиндрический участок между подшипниками (подшипники будут расположены симметрично относительно зубьев шестерни).
При
небольших передаточных числах u
и большом межосевом расстоянии aW
диаметр df1
окружности впадин шестерни больше dЗБ.
При больших u
и малом aW
,
тогда конструкцию шестерни выполняют
по одному из вариантов рис. 10.6, б-д,
предусматривая участки для выхода
дисковой фрезы, нарезающей зубья.
В обозначениях на рисунке индекс БП соответствует ЗБ в данном тексте (в разных источниках разные обозначения). Dф – диаметр фрезы при нарезании зубьев на валах-шестернях, см. [3], стр. 160. Например, при степени точности передачи 7 и модуле 2…2,25 : Dф=90мм. Длину lвых определяют графически.