Рис. 23.4. Гладкий вал
1) Прессовые соединения деталей на валу осуществляют за счёт тепловой сборки, путем охлаждения вала либо нагревом охватывающей детали.
2) Упоры для подшипников качения и других деталей создают дистанционными втулками, которые ставят по обе стороны ступицы колеса. Посадку внутренних колец подшипников с небольшим натягом осуществляют поле их нагрева.
3) Шпонка на хвостовике вала препятствует демонтажу подшипника на гладком валу, поэтому шпоночное соединение заменяют шлицевым.
4) Предельные отклонения сопряженных поверхностей назначают исходя из системы вала. При этом, поскольку подшипник – готовое изделие, а предельные отклонения шейки вала принимают по переходным посадкам (jS6, k6, m6, n6), то прессовую посадку вала со ступицей назначают со смешанными предельными отклонениями, например, S7/k6.
Таким образом, высокотехнологичная гладкая конструкция валов серьёзно конкурирует со ступенчатой и она в последнее время получила широкое распространение.
23.3. Причины отказов и критерии расчёта
А) Поломка является наиболее опасным видом отказа. Она составляет 40…50% случаев и происходит по следующим причинам:
– циклическое изменение напряжений изгиба;
– наличие концентраторов напряжений, связанных с конструктивной формой (переходное сечение) и технологическими дефектами;
– нарушение норм технической эксплуатации: неправильная регулировка подшипников, уменьшение необходимых зазоров и т.п.
Б) Износ шеек, а также его крайнее проявление: заедание (задир) и выплавление вкладышей характерны для подшипников скольжения.
В) Недостаточная изгибная и крутильная жёсткость валов могут привести к концентрации нагрузки в зубчатом зацеплении, защемлению тел качения в подшипниках качения либо к разрыву масляной пленки в подшипниках скольжения.
Г) Для валов опасны изгибные и крутильные колебания, которые в состоянии резонанса могут привести к поломке вала. Таким образом, основными критериями работоспособности и расчёта валов являются:
1. Объёмная прочность и выносливость.
2. Жёсткость.
3. Виброустойчивость.
Прямые валы изготавливают из углеродистых и легированных сталей. Чаще других применяют сталь Ст5 для валов без термообработки, сталь 45 или 40Х для улучшенных валов, сталь 20 или 20Х для быстроходных валов на подшипниках скольжения, у которых шейки цементируют для повышения износостойкости. Тяжелонагруженные валы изготовляют из легированных сталей, применение которых ограничено из-за высокой стоимости и повышенной чувствительности к концентрации напряжений.
23.4. Ориентировочный расчёт валов
Разработаны три методики расчёта валов: а) ориентировочный расчёт; б) приближённый расчёт; в) уточнённый расчёт. Первые два вида расчёта являются проектными, на объёмную прочность, последний – проверочный, на усталостную выносливость. Исходными данными расчётов являются нагрузки и основные размеры деталей, расположенных на валу. Для выполнения точного расчёта вала необходимо знать его конструкцию, но конструирование вала невозможно без определения его диаметра. Ориентировочный расчёт заключается в определении диаметра вала из расчёта на кручение по крутящему моменту Т:
откуда (23.1)
(23.2)
Неточность методики c надёжным запасом компенсируют понижением допускаемого напряжения. Обычно принимают: [t] = 15 МПа для подступичной части редукторных валов и [t] = 25 МПа для хвостовиков. Диаметр шейки назначают меньше диаметра головки на 5…15 мм для создания упора подшипника. Диаметр хвостовика меньше диаметра шейки для свободного монтажа подшипника. Рассчитанные и принятые конструктивно диаметры валов согласуют с ГОСТ 6636 (прил. 15), а диаметры шеек – по стандартам для подшипников (при d ≥ 20 мм это значения, кратные 5 мм).
При соединении хвостовиков валов двигателя и редуктора муфтой диаметр быстроходного вала редуктора принимают конструктивно – увеличивают по отношению к расчётному. Допускается разность диаметров соединяемых валов не более 20%. При увеличении диаметра хвостовика соответственно увеличивают диаметры шеек и головки. Конструкция вал–шестерня возможна при отношении диаметра вершин шестерни к диаметру головки
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.