Расчет тихоходного (ведомого) вала редуктора

3.1 Исходные данные к расчету ведомого вала

= 219.23 Н·м– крутящий момент на ведомом валу редуктора

= 2587 Н – окружные усилия в зацеплении зубчатых колес передачи

= 942 Н – радиальные усилия в зацеплении зубьев колес передачи

= 169.5 мм – диаметр делительной окружности колеса

= 25 мм – ширина зубчатого венца колеса

3.2 Определим диаметр выходного конца (цапфы-шипа) ведомого вала редуктора из расчета на чистое кручение [1, c 161]

Прямые валы чаще всего выполняются ступенчатыми. Образование ступеней (участков) и их конструкция зависят от типа и размеров деталей, устанавливаемых на вал, например, таких как зубчатые колеса, подшипники, муфты, шкивы и т.п., а также способа закрепления этих деталей в окружном и осевом направлениях.

На начальной стадии проектирования известен только один крутящий момент, поэтому предварительно определяют диаметр выходных концов валов (цапф-шипов) из условия прочности на чистое кручение по пониженному допускаемому напряжению с тем расчетом, чтобы компенсировать влияние изгибных напряжений и их концентрацию.

Условие прочности при кручении позволяет определить диаметр цапфы-шипа на выходе с вала.

, откуда

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

10

принимаю по таблице ГОСТ 6636-69 [1,c161]

3.3.Рассмотрим процесс предварительного конструирования ведомого вала редуктора.

Компоновка валов ведется по двум его размерам:

- диаметрам поперечных сечений вала

- длинам вала под устанавливаемые на него детали

Рассмотрим сначала, компоновку диаметров ведомого вала учитывая, что каждая устанавливаемая на вал деталь должна проходить до своей посадочной поверхности свободно без повреждений.

Расчет диаметров поперечных сечений валов всегда начинают с определения выходных его концов (цапф-шипов)

=40мм – диаметр цапфы-шипа был ранее найден и согласован с ГОСТ

= 44 мм – диаметр ведомого вала под уплотнение назначается конструктивно на 2…4 мм большим предыдущей ступени вала, т.е. больше диаметра цапфы .

Диаметр остальных посадочных поверхностей (ступеней) назначают по конструктивным соображениям, увеличивая их приблизительно на 5…7 мм под устанавливаемые на вал детали и сборочные единицы.

= 50 мм - диаметр вала под внутреннее кольцо подшипника назначается по таблице ГОСТ 8338-75; ГОСТ 831-75, но так чтобы диаметр внутреннего кольца подшипника был бы кратен 5 и был бы больше диаметра d вала, где устанавливается подшипник на 5…7 мм.

Принимаю подшипник 310, = 50мм, = 110мм, = 27мм,

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

11

С = 61.8 кН, С₀ = 36 кН

= 55 мм – диаметр распорной втулки (кольца), которое устанавливается на одной ступени с зубчатым колесом.

= 55 мм - диаметр вала под зубчатое колесо.

=60 мм – диаметр буртика, назначен конструктивно, больше чем диаметр зубчатого колеса

= 50 мм - диаметр вала под внутреннее кольцо подшипника был назначен ранее (оба подшипника на валу одинаковые).

Цель эскизной компоновки – определение расстояний между серединами опор, а также расстояний между находящимися на валу деталями.

Так как центры всех подшипников редуктора лежат в одной плоскости и на одной линии, следовательно, расстояние между центрами подшипников будет постоянной величиной для обоих валов редуктора, т.е.

Определение расстояний всегда начинают с выходных концов валов (цапфы-шипов):

= 82 мм – длина цапфы выходного конца ведомого вала принимается из ГОСТ 12080-66

= 40мм – конструктивно назначенная длина, включающая толщину подшипниковой крышки и уплотнения, а также зазор между редуктором и рабочей машиной.

= 27 мм – длина вала занимаемая подшипником 310

[1, c. 393] из ГОСТ 8338-75

К = 15мм – конструктивно назначена длина (толщина) распорной втулки и буртика

= 1,2 ∙ = 1,2 ∙ 55 = 66мм – длина вала, занимаемая ступицей зубчатого колеса

К = 15 мм – конструктивно назначена длина (толщина) буртика

= 27 мм – длина вала, занимаемая подшипником, принимается равной толщине (ширине) обоймы В подшипника 310 из ГОСТ 8338-75

3.4 Выполним ориентировочную компоновку ведомого вала редуктора и покажем его расчетную схему.

При этом вал будем рассматривать, как балку шарнирно закрепленную на двух опорах

3.5 Определим расстояния на участках ведомого вала редуктора

- между серединами опор и полюсом зацепления

- между центрами опор

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

12

- длина консоли ведомого вала

 

 

После определения диаметров поперечных сечений вала приступают к проверке прочности шпоночных соединений.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

13

3.6 Проверка прочности шпоночных соединений.

На ведомом валу имеем два шпоночных соединения:

а) для установки зубчатого колеса на ведомый вал размеры шпонки и шпоночного паза подбирают по диаметру того поперечного сечения, где будет устанавливаться шпонка [1, c 169, c 189], например, под зубчатое колесо.

При = 55 мм и рабочей длине

по таблице ГОСТ 23360-78 подбирают призматическую шпонку с размерами b ∙ h ∙l= 16 ∙10 ∙ 56 и кроме того выбирают размеры

= 6 мм – глубина паза вала,

= 4.3 мм – глубина паза втулки колеса

Соединение призматической шпонкой проверяют по условию прочности на смятие

где - усилие, передаваемое шпонкой

d – Диаметр вала, где устанавливается шпонка

= (h – ) ∙ - площадь смятия

(h – ) – рабочая глубина вала

= - (5…10) – рабочая длина шпонки

= (100…120) МПа – допускаемое напряжение материала шпонки