7. Разработка конструкции вала Быстроходный вал:
Расчетный диаметр dвр= мм.
Рис. 15 Примем d3=1,1· dвр=1,1· = 28,674, что меньше d =30 мм следовательно =d =30 мм. Диаметр по Ra40 мм. На диаметре d4 расположена распорная втулка, который определится как мм. Диаметр выбирается как ближайшее меньше стандартное значение , т.е. мм. мм.
мм. мм. Проверка полученного диаметра d6 на кручения по условию
,
где ;
тогда , условие выполняется.
, следовательно шестерня нарезается прямо на валу.
Подбор шлица
Выбираем шлиц средней серии . lp=45
Проверочный расчет шлица на смятие
Н/мм2,
где – средний диаметр;
; z=8 – коэффициент учитывающий неравномерность распределения нагрузки между зубьями;
– высота зуба.
Промежуточный вал:
Расчетный диаметр dвр= мм.
Рис. 16
Примем d3=1,1· dвр=1,1· =43,262, что округлим до ближайшего стандартного значения по Ra40 мм. , следовательно шестерня нарезается прямо на валу. Диаметр по Ra40 мм. На диаметре d4 расположена распорная втулка, который определится как мм. Диаметр выбирается как ближайшее меньшее стандартное значение , т.е. мм. можно принять как мм.
Подборка шпонки
По d=45 подбираем шпонку с параметрами b=14, h=9, t=5,5.
lp=lст-(8…10)=24 мм.
Проверка шпоночного соединения на смятие
Н/мм2. Тихоходный вал:
Расчетный диаметр dвр= мм.
Рис. 15 Примем d3=1,1·dвр=1,1· =56,093, что округлим до ближайшего стандартного значения по Ra40 мм. Диаметр по Ra40 мм. На диаметре d4 расположена распорная втулка, который определится как мм. Диаметр выбирается как ближайшее меньшее стандартное значение , т.е. мм. можно принять как мм. мм. Выходной диаметр мм.
Проверка полученного диаметра d6 на кручения по условию
, где ;
тогда , условие выполняется.
Подборка шпонки под колесо
По d=56 подбираем шпонку с параметрами b=16, h=10, t=6.
lp=lст-(8…10)=36 мм.
Проверка шпоночного соединения на смятие
Н/мм2 Подборка шпонки под муфту
По d=45 подбираем шпонку с параметрами b=14, h=9, t=5,5.
lp=lМ -(8…10)=76 мм.
Проверка шпоночного соединения на смятие
Н/мм2
Расчет валов на статическую прочность
;
, где соответственно и – напряжения изгиба и кручения от действия и T. ; , причем – осевой момент; – полярный момент.
Расчетные параметры занесем в табл. 16. Таблица 16
| Быстроходный вал
| Промежуточный вал
| Тихоходный вал
| T
| 58553
| 255786
| 862983
| d
| 30
| 45
| 56
|
| 650
| 650
| 650
| Mи
| 123094,191
| 422801,27
| 921625,131
| Wи
| 2650,719
| 8946,176
| 17241,06
| Wк
| 5301,438
| 17892,352
| 34482,121
|
и
| 46,438
| 47,261
| 53,455
|
и
| 11,045
| 14,296
| 25,027
|
экв
| 50,224
| 53,354
| 68,822
|
| 12,942>1,5…1,8
| 12,183>1,5…1,8
| 9,445>1,5…1,8
|
8. Расчет валов на усталостную прочность Расчет ведется в опасных сечениях:
,
где – коэффициент запаса усталостной прочности по напряжениям изгиба;
– коэффициент запаса усталостной прочности по напряжениям кручения.
, – пределы выносливости материала при симметричном цикле изменения напряжений по нормальным и касательным напряжениям =380 МПа, =230 МПа.
k и k – эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении.
kdи kF – масштабны фактор и фактор качества поверхности
, – коэффициенты, характеризующие чувствительность материала вала к асимметрии цикла.
, – амплитуда и среднее значение цикла изменения нормальных напряжений изгиба. Для валов .
Для быстроходного вала:
Для поперечных сечений валов, ослабленных шпоночными пазами, осевой момент сопротивления изгибу
. Для промежуточного вала:
Для тихоходного вала:
.
, – амплитуда и среднее значение цикла изменения касательных напряжений от кручений. Для валов .
Для быстроходного вала:
Для поперечных сечений валов, ослабленных шпоночными пазами, полярный момент сопротивления изгибу
. Для промежуточного вала:
Для тихоходного вала:
. Полученные расчетные значения искомых параметров занесем в табл. 17 Таблицу 17
| Быстроходный вал
| Промежуточный вал
| Тихоходный вал
| T
| 58553
| 255786
| 862983
| d
| 30
| 45
| 56
|
| 650
| 650
| 650
|
| 380
| 380
| 380
|
| 230
| 230
| 230
| k
| 2,03
| 2,03
| 2,03
| k
| 1,64
| 1,64
| 1,64
| kd
| 0,825
| 0,775
| 0,7
| kF
| 0,9
| 0,9
| 0,9
|
| 0,15
| 0,15
| 0,15
|
| 0,05
| 0,05
| 0,05
| Mи
| 123094,191
| 422801,27
| 921625,131
| Wи
| 2650,719
| –
| –
| Wинето
| –
| 7611,295
| 15098,203
| Wк
| 5301,438
| –
| –
| Wкнето
| –
| 16819,68
| 32339,264
|
| 49,833
| 55,549
| 61,042
|
| 0
| 0
| 0
|
| 11,045
| 15,208
| 26,685
|
| 0
| 0
| 0
| S
| 2,789
| 2,35
| 1,932
| S
| 9,428
| 6,432
| 3,311
| S>[S]
| 2,674>1,5
| 2,207>1,5
| 1,669>1,5
|
Валы удовлетворяют условию на усталостную прочность. |