Последовательность проектного расчета валов

(см. решение примера 40)

Исходные данные:

1. Передаваемый момент М.

2. Условия работы.

Последовательность расчета:

1. В зависимости от условий работы выбирают материал вала и задаются допускаемым напряжением [τ]_к (см. выше).

2. Определяют диаметр выходного конца вала из расчета только на кручение [формула (11.1)]. Для промежуточных валов определяют диаметр под шестерней.

3. Разрабатывают конструкцию вала и по чертежу оценивают его размеры. Окончательно форму и размеры вала определяют после подбора подшипников, когда выявятся необходимые размеры цапф.

Пример 40. Рассчитать тихоходный вал одноступенчатого цилиндрического прямозубого редуктора привода ленточного транспортера (см. рис. 4.2). Вращающий момент на валу М =189,5·10³ н·мм. Ширина обода зубчатого колеса b₂=50 мм. (Начало расчета см. в решениях примеров 10, 18 и 39.).

Решение.

1. Материал вала принимаем сталь 45, для которой по табл. 6.5 σ_Т=294 н/мм², σ_-1=253 н/мм².

Учитывая, что выходной конец вала помимо кручения испытывает изгиб от натяжения цепи (см. рис. 4 2), принимаем [τ]_к=20 н/мм².

2. По формуле (11.1) при М_к=М определяем диаметр выходного конца вала под звездочкой:

.

По ГОСТ 6636 — 69 принимаем d=38 мм.

3. Разрабатываем конструкцию вала и по чертежу оцениваем его размеры (см. рис. 11.9).

Диаметр вала в месте посадки звездочки d=38 мм получен расчетом. Диаметр в месте посадки подшипников принимаем d₁=40 мм, чтобы внутреннее кольцо подшипника прошло свободно через посадочное место для звездочки (во многих случаях принимают большую, чем здесь, разность диаметров ступеней вала с тем, чтобы при сборке можно было насадить деталь, не вынимая шпонку, установленную в канавке ступени меньшего диаметра). Диаметр в месте посадки колеса берем d₂ = 45 мм по тем же соображениям. Радиусы галтелей принимаем равными r =1,5 мм (см. [1]). Конструктивно назначаем l₁ = 70 мм; l₂ = l₃ = 60 мм [13; 17].

Задача 36. Определить диаметр выходного конца вала редуктора, который передает мощность N=4,5 квт при угловой скорости ω =76,5 рад/сек. Материал вала сталь 35, [τ]_к =22 н/мм².

Ответ. d=24 мм.

Контрольные вопросы

1. Какие различают виды валов?

2. Как называются опорные части вала? Какая разница между шипом и шейкой?

3. Назовите основные критерии работоспособности валов и осей и укажите, какими величинами они оцениваются.

4. В чем заключается различие между проектным и проверочным расчетами вала?