24. Предварительный расчет и компоновка вала.

Предварительный расчет проведем на кручение по пониженным допускаемым напряжениям. Материал тот же что и шестерня Сталь 45 улучшенная

1. Ведущий вал:

Материал тот же что и шестерня Сталь 45 улучшенная.

Диаметр выходного конца при допускаемом напряжении Н/мм².

, мм [1]

где: Т-крутящий момент, Нмм;

- допускаемое напряжение, Н/мм²;

мм

Так как вал редуктора соединен с валом двигателя муфтой, то необходимо согласовать диаметры ротора d_дв и вала d_в1. Муфты УВП могут соединять валы с соотношением d_в1:d_дв 0,75, но полумуфты должны при этом иметь одинаковые наружные диаметры. У подобранного электродвигателя d_дв=28 мм. Выбираем МУВП по ГОСТ 21425-93 с расточками полумуфт под d_дв=28 мм и d_в1=25 мм.

Примем под подшипник d_п1=30 мм.

Шестерню выполним за одно целое с валом.

2. Промежуточный вал:

Материал тот же что и шестерня Сталь 45 улучшенная.

Диаметр под подшипник при допускаемом напряжении Н/мм².

мм

Примем диаметр под подшипник d_П2=30 мм.

Диаметр под зубчатым колесом d_зк=35 мм.

Шестерню выполним за одно с валом.

1. Выходной вал:

Материал тот же что и шестерня Сталь 45 улучшенная.

Диаметр выходного конца при допускаемом напряжении Н/мм².

мм

Выбираем муфту МУВП по ГОСТ 21424-75 с расточкой полумуфт под d_в3=42мм.

Диаметр под подшипник примем d_П3=50 мм.

Диаметр под колесо d_зк=55 мм.

Для редукторов общего назначения целесообразно применение ступенчатых валов, что облегчает сборку и разборку.

Перед началом конструирования необходимо предварительно продумать компоновку редуктора, определить конструкцию насаживаемых деталей, способы их закрепления на валу, тип подшипников, конструкцию опор, крышек, защитных и уплотнительных устройств (рис. 2.1). Необходимо также продумать технологию сборки и увязать ее с технологией изготовления вала.

Рис. 2.1. Предварительная компоновка вала

Расчетный диаметр вала определяется при проектировочном расчете (п. 6.4 [3]). Он соответствует минимальному диаметру вала круглого сечения на нагруженном участке вала. Для редукторных валов – это конец вала.

Если на данном участке вала предусматривается шпоночное соединение или посадка с натягом, то расчетный диаметр следует увеличить на 5%.

Расчетный диаметр округляется до ближайшего большего стандартного значения из ряда: 10, 11, 12, 14, 16, 18, (19), 20, 22, (24), 25, 28, (30), 32, 36, (38), 40, (42), 45, (48), 50, (53), 55, 60, (63), (65), 70, (75), 80, (85), 90, (95), 100, (105), 110, (120), 125, (130), 140, (150), 160, (170), 180, (190), 200, (210), 220, (240), 250. Без скобок – размеры 1-го ряда, в скобках – 2-го ряда. При выборе диаметров следует предпочитать 1-й ряд 2-му ряду.

25. Проверка статической прочности вала

Проверку статической прочности выполняют в целях предупреждения пластической деформации в период действия кратковременных перегрузок (например, при пуске, разгоне, реверсировании, торможении, срабатывании предохранительного устройства). Для этого в расчете учитывают коэффициент перегрузки К_пер.

В расчете определяют нормальные σ_i, и касательные τ_i - напряжения в рассматриваемом i-м сечении вала:

σ_i, = 10³M_imax/W_иi+F_imax/A_i;

τ_i, = 10³Т_imax/W_кi;

где M_imax - суммарный изгибающий момент, Нм; M_imax=К_пер∙M_iсум, где M_iсум – суммарный изгибающий момент, Нм;

Т_imax - крутящий момент, Нм; Т_imax=К_пер∙М_iК, где M_iК – крутящий момент, Нм;

F_imax - максимальная осевая сила, Н; F_imax=К_пер∙Fa_i, где Fa_i – осевая сила, Н;

W_и и W_к - моменты сопротивления сечения вала при расчете на изгиб и кручение, мм³;

А -площадь поперечного сечения, мм².

Геометрические характеристики поперечного сечения: моменты сопротивления при изгибе W_и и кручении W_к, площадь А вычисляют по нетто-сечению:

- для сплошного круглого сечения диаметром d:

W_и=πd³/32; W_к=πd³/16; А=πd²/4;

- для полого круглого сечения (рис. 19, а) с централь­ным осевым отверстием диаметром d₀

W_и= ξ_wπd³/32; W_к=ξ_wπd³/16; А=π(d²- d_о²)/4;

где ξ_w=1-(d_о/d)⁴ - коэффициент пересчета:

 

dо/d	0,4	0,42	0,45	0,48	0,5	0,53	0,56	0,6	0,63	0,67	0,71
ξw	0,974	0,969	0,959	0,947	0,938	0,921	0,901	0,87	0,842	0,8	0,747

 

Рис, 19. Формы поперечных сечений валов

 

- для вала с прямобочными шлицами (рис. 19, б):

W_и=[πD⁴-bz(D-d)(D+d)²]/(32D); W_к=2W_и;

А=πd²/4+ bz(D-d)/2;

- для вала с эвольвентными шлицами и для вала-шестерни в сечении по зубьям формулы для вычисления геометрических характеристик поперечного сечения приведены в табл. 6;

- для вала с треугольными шлицами:

W_и=πD³[1- 8(1-D/d) (1+0,5D/d)²/9]/32; W_к=2W_и;

А=πDd/4;

- для вала с одним шпоночным пазом (рис. 19, в):

W_и=πd³/32-bh(2d-h)²/(16d);

W_к= πd³/16-bh(2d-h)²/(16d);

А=πd²/4-bh/2;

- для вала с двумя шпоночными пазами (рис. 19, г):

W_и=πd³/32-bh(2d-h)²/(8d);

W_к= πd³/16-bh(2d-h)²/(8d);

А=πd²/4-bh;

- для вала с диаметром d с поперечным отверстием диаметром а (рис. 19, д):

W_и=πd³(1-1,5а/d)/32;

W_к= πd³(1-0,9a/d)/16;

А=πd²/4-аd;

 

В приведенных выше формулах: d -диаметр вала или внутренний диаметр шлицев, D - наружный диаметр шлицев, b - ширина шпоночного паза или размер выступа шлица, z - число шлицев, h -высота шпонки.

Значения моментов сопротивления приведены: для сечений с эвольвентными шлицами по ГОСТ 6033-80 - в табл. 7; с прямобочными шлицами по ГОСТ 1139-80 - в табл. 8; с пазом для призматической шпонки по ГОСТ 23360-78 - в табл. 9.