I. Подбор подшипника для вала

В качестве опор валов используют подшипники – устройства, предназначенные для направления относительного движения вала, а так же для передачи нагрузок на корпус машины.

В современном машиностроении подшипники качения являются основными видами опор валов. Подшипники качения представляют собой наружные и внутренние кольца, с расположенными между ними телами качения (шарики и ролики).

Для предотвращения соприкосновения тел качения их отделяют друг от друга сепаратором.

Самый распространенный в машиностроении подшипник – шариковый радиальный однорядный подшипник ГОСТ 8338 – 78  (Приложение 2).

Диаметр вала под подшипник качения применяется на 5 - 8 мм больше чем d _вала .

d _{вала под подшипник} = 30 мм + 5 мм = 35 мм

d _{вала под подшипник} должен заканчиваться на 0 или 5 и должен быть целым числом.

По ГОСТ 8338-78 выбираем подшипник №207:

d = 35 мм

D = 72 мм

B = 17 мм

r = 2 мм

II. Определение d вала под колесо

d _{вала под колесо} = d _подшип +3 r = 35 мм + 2 мм ∙3 = 41 мм

r – радиус фаски, применяемый при выборе подшипника.

Полученное значение округляем до ближайшего стандартного нормального значения.

d _{вала под колесо} = 42 мм

D _колеса ≥ d _{вала под колесо}

(110 мм ≥ 42 мм + 9 мм) => колесо надевается на вал и изготовляется отдельно.

III. Определение диаметра буртика вала

Буртик – участок вала (утолщение), который служит для ограничений перемещений колеса вдоль оси вала.

d _{буртика} ≥ d _{вала под колесо} + 8мм         =>       d _{буртика} ≥ 50мм. 

Полученное значение округляем до ближайшего стандартного нормального значения. => d _{буртика} = 50мм.

IV. Подбор шпонки

Для передачи крутящего момента от вала до ступицы колеса и фиксации детали на валу используется шпоночное соединение. Основная деталь соединения – шпонка, устанавливается в паз вала и соединяемой детали.

Размеры шпонок стандартизованы. Наиболее часто применяемые шпонки – призматические шпонки ГОСТ 22360-78 (Приложение №3). Размеры стандартной призматической шпонки (в, h, l) выбирают в зависимости от диаметра вала под колесо и длины ступицы под колесо.

l _{ступицы} = (0,8мм…1,5мм) от диаметра вала под колесо

l _шпонки = l _{ступицы} – (5мм…10мм)

в = 12мм  

h = 8 мм

t ₁ = 5мм (паз вала)

l _{ступицы} = 0,8 ∙ d _{вала под колесо} = 0,8 ∙ 42мм = 33,6мм ≈ 34мм

l _шпонки = 34мм ∙ (5мм…10мм)= от 24мм до 29мм

Выбираем l _шпонки =28мм

l _{шпонки рабочая} = l _шпонки – в = 28мм – 12мм = 16мм

При действии на вал крутящего момента на шпонку действует напряжение смятия. После выбора размеров шпонки необходим проверочный расчет шпоночного соединения на прочность по напряжению смятия (сжатие в зоне контакта).

 σ _смятия ≤ [σ]

[σ] = (110 Мпа … 190 МПа )

120,04МПа ≤ 190МПа => Условия прочности на смятие шпонки выполняются.

V. Определение длины концевого участка вала

d = 30мм (из первой части расчета).

В соответствии с ГОСТ 12080 – 66 выбираем d = 30мм, l = 80 мм.

I . Приложение №1