МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАНИЯ. Валом называется деталь, предназначенная для передачи крутящего момента и поддержания вращающихся деталей

Валом называется деталь, предназначенная для передачи крутящего момента и поддержания вращающихся деталей. На валах закрепляют зубчатые колеса, шкивы ременных передач, звездочки цепных передач. Опорами валов служат подшипники скольжения или качения.

Вал имеет ступенчатую конструкцию (рис.6.1). Для каждой детали выполняется своя посадочная поверхность. Наличие упоров в осевом направлении упрощает сборку. Необходимо предварительно выбрать диаметр и длину каждой ступени
вала.

Рисунок 6.1 – эскиз вала

Расчет диаметров начинают с самого тонкого выходного участка вала. Диаметр входного или выходного конца d _к оценивают из условия обеспечения прочности на кручение:

d0020τττ_к оценивают из условия обеспечения прочности на кручение:

Где Т - крутящий момент на валу Т , Н •мм;

[τ] – допускаемое напряжение кручения, мПа.

При проектных расчетах принимается [τ]=10…15 мПа – для быстроходного вала, [τ]=20…25 мПа – для тихоходного вала.

Полученный результат округляют до ближайшего большего значения из стандартного ряда: 10; 10,5; 11; 11,5; 12; 13; 14; 15; 16; 17; 18; 19; 20; 21; 22; 24; 25; 26; 28; 30; 32; 33; 34; 36; 38; 40; 42; 45; 50; 52; 55; 60; 63; 65; 70; 75; 80; 85; 90; 95; 100; 105; 110; 120; 125; 130 и далее через 10 мм.

Далее определяют диаметр ступени вала под подшипник:

d _к+3 < d_п < d+6, мм,

округляя до стандартного ряда dп : 10; 12; 15; 17; 20; 25; 30 и далее через 5 мм до 100 мм.

В соответствии с диаметром посадочной поверхности вала под подшипник d_п из табл. 6.1 выбирают стандартный радиальный однорядный шарикоподшипник наиболее распространенной легкой серии таким образом, чтобы d_п = d, где d - внутренний диаметр подшипника.

Из таблицы 6.1. выписывают характеристики выбранного подшипника: его обозначение, габариты d x D x B и грузоподъемности C и C_o. Для осевого упора шарикоподшипника следующая ступень между опорами выполняется большим диаметром:

d_к = d_п + 3r,

где r - величина фаски на концах подшипника (по табл.6.1).

Участок диаметром d_к служит для установки зубчатой шестерни или шкива между опорами вала. Для осевого упора этих насадных элементов может быть выполнен дополнительный утолщенный участок (бурт) диаметром:

d_б = d_к + 5, мм.

Длина каждой посадочной поверхности должна быть достаточной для размещения устанавливаемых деталей и обеспечения необходимых зазоров между ними и корпусом.

Таблица 6.1 - Шарикоподшипники радиальные однорядные

(Легкая серия)

Переходят к определению расчетных длин участков вала в соответствии со схемой на рис. 6.2.

Рисунок 6.2 – расчетная схема вала

Длина выходного конца l ₁ от середины насадной детали до середины подшипников определяется соотношением:

l₁=0,5 b_д+а +2В,

где b_д - ширина детали, насаженной на выходной конец (шкив ременной передачи, полумуфта и др. в соответствии со схемой привода);

а - кинематический зазор (а = 6 …10 мм);

В - ширина подшипника. (Размер 2В включает 0,5В и толщину проходной крышки подшипника).

Расстояние между центрами подшипников (l₁+l₃)принимают равным:

(l₂+l₃) = b'_д+2а + 2Δ + В,

где b'_д - ширина детали, установленной между опорами вала,

Δ =1.. 2мм - зазор между краем корпуса и краем подшипника.

Рекомендуется симметричная установка зубчатого колеса между опорами. При этом принимаем

Выбирают размеры шпонок для установки зубчатой шестерни и шкива на валу из табл. 6.2 в зависимости от диаметра соответствующего участка вала d. Длина шпонки должна удовлетворять неравенствам;

где Т- момент, передаваемый валом, н∙мм;

d - диаметр участка вала в месте установки шпонки, мм;

[σ]_cм - допускаемое напряжение смятия, [σ]_cм =100МПа;

[τ] - допускаемое напряжение сдвига [τ] = 60МПa;

b - ширина зубчатой шестерни или колеса, мм

Рассчитанную длину призматических шпонки l (мм) уточняют из следующего ряда: 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 125, 140, 160, 180, 200, 220, 250.

Рассчитывается долговечность опор по формуле:

где n - частота вращения вала, об/мин;

C - динамическая грузоподъемность выбранного подшипника, кН ( по табл.6.1);

P_э - эквивалентная нагрузка на шарикоподшипник, которая при отсутствии осевых нагрузок, в случае неподвижного основания и при температуре опоры t < 100° C принимается равной

P_э =1,1F_r,

где F_r – радиальная сила, действующая на вал, кН

Опора считается пригодной, если L_h > (3...4) •10³, час.

Таблица 6.2 - Шпонки призматические

По рассчитанным параметрам вычерчивается эскиз вала по примеру на рис.6.3 в выбранном масштабе.

Рисунок 6.3 – эскиз вала