Предварительный расчет валов. Конструирование валов
Выбор материала вала
Валы изготавливают из углеродистых и легированных сталей. При отсутствии термообработки применяют Ст5, для термообработанных валов – стали 40, 45, 40Х. Для тяжелонагруженных валов ответственных машин используют качественные хромистые стали 40ХН, 40ХНМА, 30ХГТ. Быстроходные валы, установленные на подшипниках скольжения, изготавливают из цементованных сталей 20, 20Х, а особо быстроходные валы – из 12ХН3А, 18ХГТ.
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]=30-35 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.
Если вал редуктора соединен муфтой с валом электродвигателя, то необходимо согласовать диаметры вала двигателя dдв и вала редуктора dВ. Как правило, принимают dВ = (0,7-1)dдв. Диаметр вала двигателя выбирают из каталога двигателей по паспортным данным двигателя, ранее выбранного по мощности и частоте вращения ротора.
 | |||
| |||
Рис. 5.1 Вал-шестерня (ведущий вал)
|
|
|
 | |||||
| |||||
 | |||||
|
|
|
h
Рис. 5.2 Ведомый вал
dВ – диаметр выходного конца вала, dпш – диаметр вала под подшипником, dк - диаметр вала под зубчатым колесом (шестерней), d шк – диаметр элемента внешней передачи
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 рекомендуется округлять расчетный диаметр вала редуктора в большую сторону до целого значения.
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 d пш выбирают по диаметру отверстия внутреннего его кольца больше 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 dк определяют по выше приведенной формуле для нахождения диаметра выходной шейки вала, но величину касательных напряжений выбирают пониженной [τ]=10-20 Н/мм2.
|
|
|
3) Для фиксации деталей (подшипников, шкивов и зубчатых колес) в осевом направлении служат буртики h, 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 |
При диаметрах, меньших 20 мм, высота буртиков выбирается также пропорционально меньшей. Если вал – ступенчатый, то высота буртиков будет определять диаметр большей шейки вала:
d бол. = d мен. + 2 h
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. Размеры канавки выбирают в соответствии с ГОСТом на конструктивные элементы валов или рекомендациями [9, 15] в зависимости от диаметра соответствующей шейки.
|
|
|
Указанные параметры выбирают из соотношений:
| d, мм | 10-15 | 15-40 | 40-80 | 80-120 |
| С, мм | 1,5 | 2 | 3 | 4 |
| R, мм | 1 | 1,5 | 2 | 2,5 |
6) Размеры выходных концов валов могут быть приняты по рекомендациям, приведенным в [9, 11, 15].
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 466; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!