Раздел 2. Предварительный расчет валов

КОНСТРУИРОВАНИЕ ВАЛОВ РЕДУКТОРОВ

Раздел 1. САМОЕ ГЛАВНОЕ

Для обеспечения постоянного положения оси вращения зубчатых и червячных колес их устанавливают на валах.

Вал - это деталь, предназначенная для передачи крутящего момента вдоль своей оси и поддержания установленных на нем вращающихся деталей. При работе вал испытывает изгиб и кручение.

Для изготовления валов используют:

углеродистые стали: Ст5; Ст6; 20; 30; 40; 45; 50;

легированные стали: 20Х, 40Х, 40ХН, 18Х2Н4МА и др.

Быстроходные валы, работающие в подшипниках скольжения, изготавливают из цементируемых сталей: 12Х2Н4А, 18ХГТ, 20Х.

Выбор материала и термической обработки определяются конструкцией вала, опор и условиями эксплуатации.

Валы и оси обрабатывают на токарных станках с последующим шлифованием посадочных поверхностей.

Конструирование валов, как и любой другой детали, начинается с изучения предыдущего опыта:

1. Внимательно изучив кинематическую схему редуктора, необходимо просмотреть максимальное количество атласов редукторов, и в них выбрать редукторы, соответствующие вашей кинематической схеме, сделать их ксерокопии, а затем выбрать из них тот, который вам больше всего нравится – базовый вариант. Именно нравится, так как на уровне подсознания вами уже проведен анализ их конструкций.

2. Изучить конструкцию валов и сконструировать точно такие же валы, только в соответствии со своими расчетными размерами. При этом часть технических решений может быть взята из других редукторов, для этого вы и делаете ксерокопии всех аналогичных редукторов.

Раздел 2. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ ВАЛОВ

Расчет валов начинают с анализа кинематических схем привода.

Схема 1 состоит из электродвигателя, открытой клиноременной передачи, цилиндрического косозубого редуктора, муфты и рабочего вала ленточного транспортера с ведущим барабаном. В данной схеме на валы действуют: крутящие моменты, силы, возникающие в цилиндрической косозубой передаче и клиноременной передаче, а также силы реакции опор (подшипников).

Схема 2 состоит из электродвигателя, муфты, прямозубого конического редуктора, открытой цилиндрической зубчатой передачи и рабочего вала цепного конвейера с приводной звездочкой. В данной схеме на валы действуют: крутящие моменты, силы, возникающие в конической прямозубой передаче и открытой зубчатой передаче, а также силы реакции опор (подшипников).

Анализ схем нагружения валов позволяет сделать следующий вывод в соответствии с основным критерием: валы, на которые действуют силы открытых передач, более нагружены, и их необходимо делать большего диаметра, что практически реализуется применением в предварительном расчете более низкого допускаемого напряжения.

На первом этапе при отсутствии данных об изгибающих моментах определяют диаметры выходных концов валов. При этом влияние изгиба, концентрации напряжений и характера нагрузки компенсируется понижением допускаемых напряжений на кручение:

; (1)

где Т – Н·мм, крутящий момент;

d – мм;

[τ]_к = 15 МПа (Н/мм²) для выходных концов валов с элементами открытых передач (в схеме 1 для быстроходного вала цилиндрического редуктора со шкивом ременной передачи; в схеме 2 для тихоходного вала конического редуктора с шестерней открытой цилиндрической передачи);

[τ]_к = 25 МПа (Н/мм²) для выходных концов с муфтами (в схеме 1 для тихоходного вала цилиндрического; в схеме 2 для быстроходного вала конического редуктора);