Раздел 3. Конструирование валов

Наиболее технологичные в сборке – распространенные сейчас ступенчатые валы.

Для уменьшения концентрации напряжения разность диаметров между соседними ступенями делают не значительной 3…5 мм, а для валов больших диаметров (d ≥ 50мм) до 10 мм. Меньше 3 мм разность диаметров делать нельзя, так как на валу и на сопрягаемой детали делаются фаски, и в этом случае детали будут опираться не торцовыми поверхностями, а фасками. В этом случае будет невозможно точно зафиксировать детали в осевом направлении.

Радиус галтели принимают равным:

r = 0,4·(D - d),

но не больше радиуса или фаски устанавливаемой на этом месте детали.

Рассмотрим 3 примера конструирования валов:

1. Быстроходный вал-шестерня цилиндрического редуктора.

Допустим диаметр выходного конца d_Р = 32 мм. На следующем за ним участке вала установлен подшипник. Этот диаметр d_П мы делаем на 3…5 мм больше выходного конца d_П = 35…37 мм. В этом диапазоне выбираем диаметр d_П = 35 кратный 5 мм, это связано с тем, что все внутренние размеры подшипников, начиная с 20 мм, кратны 5 мм. Далее идет диаметр заплечика d_З, в который упирается торец подшипника для фиксации вала в осевом направлении, принимаем d_З = d_П + 10 мм = 35 + 10 = 45 мм. В данном случае увеличили диаметр на 10 мм, так как радиус на внутреннем кольце подшипника равен 2,5 мм и при разнице диаметров в 5 мм подшипник будет опираться в заплечик не торцовой поверхностью, а радиусом. Вычерчиваем шестерню в соответствии с размерами, полученными в расчете закрытой передачи. Длину выходного конца вала по таб. 1 принимаем 58 мм. Длина участка вала под правым подшипником принимается равной ширине подшипника плюс 0…2 мм для получения стандартного нормального линейного размера (таб. 4). Длина всех остальных участков вала принимается конструктивно по компоновке редуктора.

2. Тихоходный вал цилиндрического редуктора.

Допустим диаметр выходного конца d_Р = 52 мм. На следующем за ним участке вала установлен подшипник. Этот диаметр d_П мы делаем на 5…10 мм больше выходного конца d_П = 57…62 мм. В этом диапазоне выбираем диаметр d_П = 60 кратный 5 мм, это связано с тем, что внутренние размеры подшипников, начиная с 20 мм, кратны 5 мм. Далее идет диаметр вала d_С, на который устанавливается ступица зубчатого колеса, принимаем d_С = d_П + 10 мм = 60 + 10 = 70 мм. Для осевой фиксации колеса на валу делается упорный буртик диаметром d_Б = d_С + 10 мм = 70 + 10 = 80 мм.

Длину выходного конца вала по таб. 1 принимаем 82 мм. Длина участка вала под правым подшипником принимается равной ширине подшипника плюс 0…2 мм для получения стандартного нормального линейного размера (таб. 4). Длина всех остальных участков вала принимается конструктивно по компоновке редуктора.

3. Быстроходный вал-шестерня конического редуктора.

Допустим диаметр выходного конца d_Р = 32 мм. На следующем за ним участке вала установлено манжетное уплотнение. Этот диаметр d_М мы делаем на 3…5 мм больше выходного конца d_М = 35…37 мм. В этом диапазоне выбираем диаметр d_М = 35 в соответствии с внутренним диаметром манжеты по ГОСТ 8752-79 таб. 2. Далее идет резьба под шлицевую гайку по ГОСТ 11871-73 таб. 3. Принимаем резьбу таким образом, чтобы при ее нарезании не повреждалась поверхность под манжету. Для этого разность диаметра резьбы и смежного участка вала должна быть больше шага резьбы. Например, в таблице имеются резьбы М36×1,5, М39×1,5, М42×1,5. Первая не подойдет потому, что 36 – 35 = 1 ≤ 1,5, последняя – вследствие большой разности диаметров соседних участков. Поэтому принимаем резьбу М39×1,5. Диаметр под подшипники d_П принимаем ближайший больший размер кратный 5 мм, то есть d_П = 40 мм, это связано с тем, что внутренние размеры подшипников начиная с 20 мм кратны 5 мм. Диаметр между подшипниками имеет тот же диаметр, но только допуск f8, что позволит свободно перемещать подшипник до посадочного места. Далее идет диаметр заплечика d_З, в который упирается торец подшипника для фиксации вала в осевом направлении, принимаем d_З = d_П + 10 мм = 40 + 10 = 50 мм. В данном случае увеличили диаметр на 10 мм, так как радиус на внутреннем кольце подшипника равен 2,5 мм и при разнице диаметров в 5 мм подшипник будет опираться в заплечик не торцовой поверхностью, а радиусом. Вычерчиваем шестерню в соответствии с размерами, полученными в расчете закрытой передачи. Длину выходного конца вала по таб. 1 принимаем 58 мм. Длина всех остальных участков вала принимается конструктивно по компоновке редуктора.

Таблица 1 – Основные размеры цилиндрических концов валов, мм (по ГОСТ 12080-66)

Примечания

Примечание 1. Концы валов изготавливают двух исполнений: 1 – длинные; 2 – короткие.

Примечание 2. У основания свободного конца вала допускается наличие технологической канавки для выхода шлифовального круга по ГОСТ 8820.

Таблица 2.

Таблица 3.

Таблица 4 – Нормальные линейные размеры по ГОСТ 6636-69

Примечания

Примечание 1 – Настоящий стандарт устанавливает ряды нормальных линейных размеров (диаметров, длин, высот и др.) в интервале 0,001÷20000 мм.

Примечание 2 – При выборе размеров предпочтение должно отдаваться рядам с более крупной градацией размеров (ряд Ra5 следует предпочитать ряду Ra10; Ra10 ряду Ra20; ряд Ra20 – ряду Ra40).

Примечание 3 – Дополнительные размеры допускается применять лишь в отдельных, технически обоснованных случаях.