Проектный расчёт вала

Целью расчёта является определение диаметра вала в нескольких его сечениях.

Схема нагружения вала представлена на рис.4.3 и 4.4. Расстояние между опорами следует принимать таким же, как и в случае быстроходного вала, т.е.

Точку приложения силы

можно считать расположенной посередине посадочной поверхности зубчатой полумуфты, длина которой зависит от диаметра рассчитываемого вала.

Предполагая, что диаметр вала в месте установки зубчатой полумуфты

[10]

из ГОСТ 5006 – 83 [1,3] находим

Диаметр вала в месте установки подшипника

а ориентировочная ширина подшипника лёгкой узкой серии с внутренним диаметром

Руководствуясь рис.4.1, находим

Схемы нагружения вала в горизонтальной и вертикальной плоскостях представлены на рис.5.1, а, б, на которых и

Из уравнения

находим

Уравнение

даёт

Условие

соблюдается.

Изгибающие моменты в горизонтальной плоскости

Эпюра этих моментов изображена на рис.5.1, б.

Силы, действующие в вертикальной плоскости, представлены на рис.5.1, в.

Рис.5.1

Используя уравнение

находим вертикальную составляющую реакции опоры

Из уравнения

получаем:

Составляющие реакций опор найдены правильно, ибо

Изгибающие моменты в вертикальной плоскости (рис.5.1, г):

Полные изгибающие моменты (рис.5.1, д):

Эпюра крутящих моментов приведена на рис.5.1, е, а эквивалентных моментов

- на рис.5.2, причём

Рис.5.2

В качестве материала вала выбираем нормализованную сталь 45[11], у которой (см. табл.2.1).

Допускаемое напряжение

Диаметр вала в сечении, в котором действует момент

где в

Диаметры вала:

в сечении I - I (см. рис.5.2)

в сечении II - II

в сечении III - III

в сечении IV - IV

в сечении V - V

Теоретический контур вала, представляющий собой контур бруса равного сопротивления[12], 1 изображён на рис.5.3, а тонкими линиями внутри поверхности ре­ального вала, очерченного жирными линиями.

Последовательность конструирования вала такова.

1. Диаметр концевого участка вала, предназначенного для посадки зубчатой полумуфты, принимаем равным 40 мм, т.е. несколько большим диаметра бруса равного сопротивления.

2. Из ГОСТ 5006 – 83 [3] выбираем муфту М3 – 40, у которой посадочный диаметр а длина полумуфты

Следует отметить, что при ранее принятом расчётные значения реакций опор оказались завышенными, а следовательно, расхождение между расчётным и конструктивным значением l_{M 2}=55 мм увеличивает диаметры вала и запасы его прочности.

3. Чтобы обеспечить осевую фиксацию полумуфты и удобство посадки подшипника 7, назначаем диаметр соседнего участка вала равным 45 мм, а длину равной

где по-прежнему (см. рис.4.1, а)

В случае использования закладных крышек

4. Откладываем найденное при конструировании быстроходного вала расстояние между внутренними поверхностями стенок корпуса редуктора.

5. Учитывая наличие шпоночного паза, уменьшающего прочность вала, принимаем по­садочный диаметр колеса равным где максимальный диаметр бруса равного сопротивления.

6. Разделив расстояние пополам, определяем таким образом положение торцовой плоскости симметрии колеса 5 и, зная длину ступицы (см. § 3.5) изображаем осе­вое сечение колеса.

7. Чтобы обеспечить осевую фиксацию подшипника 7, в конце участка длиною увеличиваем диаметр вала до величины создавая таким образом уступ, до упора в который насаживается подшипник.

8. Для исключения возможности смещения колеса под действием осевой силы, справа предусматриваем буртик 6 шириною

а слева – распорную втулку 4, длина которой равна Диаметр буртика (см. рис.4.1, б)

где высота буртика а размер фаски ступицы колеса, соответствующий диаметру вала (см. рис.4.1)

Своим правым торцом втулка 4 упирается в ступицу колеса 5, а левым торцом – во внутреннее кольцо подшипника 3. Для гарантии контакта торцов втулки и колеса предусматривают зазор с₁ между уступом вала и торцом колеса.

9. В соответствии с рис.4.1, б назначаем параметры канавок и (см. рис.5.3): ширина глубина радиус У всех подшипников лёгкой узкой серии с внутренним диаметром размер фаски а поэтому у канавки “ b ”

При правильно выбранной (при сборке) толщине регулировочных прокладок 2,8 зазор между крышками 1,9 и наружными кольцами подшипников 3,7 равен нулю и, следовательно, благодаря наличию распорной втулки, буртика и уступа, до упора в который насажен подшипник 7, надёжно исключена возможность осевого смещения вала.

Окончательная (конструктивная) длина вала определяется так же, как и в случае быстроходного вала (см. § 4.1).

Рекомендации по выбору типа и размеров уплотнения 10, а также полей допусков вала и отверстия в корпусе редуктора в месте установки уплотнения изложены в § 4.1. Там же сформулированы условия, обеспечивающие максимальный срок службы уплотнения.

Предельные отклонения диаметров быстроходного и тихоходного валов в местах установки полумуфт и посадки подшипников должны соответствовать напряжённой посадке к6; предельные отклонения размеров посадочных поверхностей крышек с манжетным уплотнением – скользящей посадке h8, а глухих крышек – широкоходовой посадке d11; предельные отклонения диаметра посадочной поверхности распорной втулки 4 (см. рис.5.3, а) – ходовой посадке F9 или широкоходовой D9.

Дата добавления: 2015-07-26