Выбор конструкции и ориентировочный расчет валов

 

Валы предназначены для установки на них вращающихся деталей (зубчатых колес, шкивов, звездочек и т.п.) и передачи крутящего момента.

Конструкция валов в основном определяется деталями, которые на них размещаются, расположением и конструкцией подшипниковых узлов, видом уплотнений и технологическими требованиями.

Валы воспринимают напряжения, которые меняются циклично от совместного действия кручения и изгиба. На первоначальном этапе проектирования вала известен только крутящий момент, а изгибающий момент не может быть определен, т.к. неизвестно расстояние между, опорами и действующими силами. Поэтому при проектировочном расчете вала определяется его диаметр по напряжении кручения, а влияние изгиба учитывается понижением допускаемого напряжения кручения.

Диаметр вала (мм) определяют по формуле

(4.7)

Где Т - крутящий момент на рассматриваемом валу (Н×мм),[t_кр] - пониженные допускаемые напряжения кручения (Н×мм²).

Для валов, изготавливаемых из сталей 35, 40. 45, 40Х, 40ХН. до­пускаемые напряжения принимаются:

- выходных концов вала [t_кр] = (15-40) МПа;

- промежуточных валов в местах посадки колес и вала червяка [t_кр] = (10-20) МПа.

При этом пои выборе материала валов необходимо учитывать ма­териал зубчатых колес. Для зубчатых колес с более высокой твер-достъю необходимо принимать материал с более высокой прочностью. Меньшие значения [t_кр] рекомендуется выбирать для быстроходных валов, большие [t_кр] - для тихоходных.

Полученное значение диаметра должно быть округлено по ГОСТ 8639-69 [1] до ближайшего из ряда диаметров: 10: 10,5: 11: 11,5: 12; 13; 14; 15; 16; 17; 18; 19; 20; 21; 22; 24; 25; 26; 28; 30; 32; 34; 36; 38; 40; 42; 48; 50; 52; 55; 60; 63; 65; 70; 75; 80; 85; 90; 100; 105; 110; 120 и т. д.

Диаметры остальных участков вала назначают по конструктив­ным соображениям с учетом удобства посадки на вал подшипников ка­чения, зубчатых колес и т.д. и необходимости фиксации этих дета­лей на валу в осевом направлении.

Обычно применяется ступенчатая конструкции валов, которая обеспечивает удобство сборки и разборки, а также простоту фикса­ции детали от осевого перемещения.

Под червяк принимаем Сталь 40Х

Расчет вала под червячное колесо

Т=102400Н×мм

мм

 

Рисунок 4.5-Конструкция ступенчатого вала

Принимаем мм, мм, мм;

Параметры червячного колеса.

Толщина обода (венца) червячного колеса

где m – модуль, m=12,5

мм

Длина ступицы

где d_вала – диаметр вала, d_вала =80мм

мм

Диаметр ступицы

где d_вала – диаметр вала, d_вала =80 мм

мм

Толщина диска связывающего ступицу и обод

где а – толщина обода, а =25мм

мм

 

Рисунок 4.6-основные параметры червячного зацепления

Диаметр отверстий в диске

(4.8)

где d_f2 – диаметр впадин (мм),395мм.

a – толщина обода (мм), 25мм.

d_ст – диаметр ступицы (мм),140мм.

мм

4.9.Расчет элементов корпуса

Корпус предназначен для размещения деталей передачи, обеспечения смазки, восприятия усилий, возникающих при работе, а также для предохранения деталей передачи от повреждений и загрязнений.

Наиболее распространенным материалом для литых корпусов является серый чугун (СЧ15).

Редукторы общего назначения для удобства сборки и разборки конструируют разъемными.

Габариты и форма редуктора определяются числом и размерами зубчатых колес, заключенных в корпус, положением плоскости разъема и расположением валов.

В нижней части основания корпуса предусматривают маслосливное отверстие, закрываемое штуцером, и отверстие для установки маслоуказателя.

Для подъема и транспортировки крышки, основания корпуса и собранного редуктора предусматривают крючья, проушины или рым-болты.

Размеры элементов корпуса из СЧ15

1) толщина стенок редуктора (d и d₁ ³ 7 мм)

где aw – межосевое расстояние (мм), мм

мм

мм

2) Глубина корпуса редуктора должна обеспечивать V=(0.4-0.8)л/кВт

С верхним расположением червяка

(4.9)

где d_aь2 – наружный диаметр колеса (мм), 490мм:

m – модуль, 12,5

мм

3) Размеры сопряжений принимаем в соответствии с указаниями [1] стр. 125

Расстояние от стенки Х=4мм

Расстояние от фланца У=20мм

Радиус закругления R=5мм

Высота просвета h=6мм

4) Диаметр болтов

Фундаментальных

мм

ближайший по стандартам М20.

Соединяющих крышку корпуса с основанием у подшипников

мм

ближайший по стандартам М16.

Прочих

мм

ближайший по стандартам М10.

Крепящих крышку подшипников с корпусом

мм

ближайший по стандартам М10.

Крепящих смотровую крышку

мм

ближайший по стандартам М8.

5) Количество фундаментальных болтов

Где M и N – размеры основания корпуса

6) Размеры элементов фланцев

Ширина фланца К1=48 мм, Кф=54 мм, К2=28 мм

Расстояние от оси болта до стенки С1=21 мм

Диаметр отверстия d₀=17 мм

Диаметр планировки D₀=32 мм

Радиус закркгления R=5 мм