Расчет вала цилиндрического косозубого редуктора

РАСЧЕТ ВАЛА РЕДУКТОРА

Расчет рассмотрим на примере ведущего вала цилиндрического косозубого редуктора (рис.1) с углом наклона зубьев β = 10⁰ . Однако по мере необходимости будем отмечать особенности проектирования и расчета валов других типов редукторов (конического, червячного).

Расчет вала (ведущего или ведомого) любого типа редуктора рекомендуется проводить в следующей последовательности:

1. Выписываются исходные данные, полученные в результате расчета клиноременной (цепной) и зубчатой (червячной) передач.

Для расчёта ведущего вала цилиндрического редуктора необходимы следующие исходные данные (рис.1):

а) крутящий момент на ведущем валу Т₁ = 2  _*  10⁵ Нмм;

б) делительный диаметр шестерни d₁ =  100 мм;

в) ширина шестерни В = 30 мм;

г) окружное усилие F = 4 _* 10³ Н;

д) радиальное усилие F_r = 1,5 _* 10³ Н;

е) осевое усилие F_a = 0,7 _* 10³ Н  (для прямозубых и шевронных редукторов не требуется);

ж) усилие от клиноременной передачи F_k = 1000 Н (или от цепной передачи F_ц) ;

з) длина ступицы шкива клиноременной передачи    ﺎ_с

( или длина ступицы звёздочки цепной передачи).

Исходные данные для расчёта ведомого вала цилиндрического редуктора:

Т₂, d₂, F, F_r, F_a, ﺎ_с, - длина ступицы полумуфты.

Исходные данные для расчёта ведущего вала конического редуктора (рис.2) : Т₁, В₁, F, F_r1, F_a1, F_ц, -  усилие от цепной (или клиноременной - F_k) передачи, ﺎ_с, d_1c, - средний делительный диаметр шестерни.

Исходные данные для расчёта ведомого вала конического редуктора (рис.2) :

Т₂, В₂, F, F_r2, F_a2, ﺎ_с – длина ступицы полумуфты, d_2c – средний делительный диаметр колеса.

Исходные данные для расчета вала червяка (рис.3): Т₁, d₁, F₁, F_r1, F_a1, d_ам2 – максимальный диаметр червячного колеса,   ﺎ_с – длина ступицы полумуфты.           

Рис.1

Схема цилиндрического редуктора

Рис.2. Схема конического редуктора.

Исходные данные для расчёта вала червячного колеса (рис.3) : Т₂,  d₂,  F₂, F  ₂ , F_a2 , d_а1, ﺎ_с – длина ступицы полумуфты.

2. Выбирается материал для изготовления вала. Для валов редукторов рекомендуется стали 35, 40, 45 с нормализацией или стали 45, 40Х, 40ХН (для ответственных редукторов) с улучшением (табл.1).

Таблица I

Материалы валов

Марка стали, термообработка	Нормализация			Улучшение
	35	40	45	45	40Х	40ХН
Предел прочности δВ, Н/мм2	480	520	570	750	880	880

Для проектируемого вала выбираем сталь 45 с нормализацией (δ_В = 570 Н/ мм₂).

3. проектируется форма вала и определяются длины его расчётных участков. На рис. 4…7 представлены наиболее часто применяемые формы валов различных видов одноступенчатых редукторов. Валы (ведущий и ведомый) цилиндрических редукторов, а также вал червячного колеса червячного редуктора обычно имеют форму показанную на рис.4. на рис.5 и 6 изображены соответственно рекомендуемые формы ведущего и ведомого валов конического редуктора, а на рис.7 – вала червяка червячного редуктора.

Длины расчётных участков вала обычно определяют, ориентируясь на следующие ориентации. Для валов (ведущего и ведомого) цилиндрических редукторов (рис.4).

ﺎ₁≈ﺎ_с / 2 + (30…40) мм;

ﺎ₂≈ В + (40…50) мм.

Для вала червячного колеса червячного редуктора (рис. 4)

ﺎ₁≈ﺎ_с / 2 + (30..40) мм;

ﺎ₂ ≈ﺎ _{а 1} + (40…50) мм;

где d_а1 – диаметр окружности головок витков червяка.

Для вала червяка червячного редуктора (рис. 7)

ﺎ₂ ≈ ﺎ_с / 2 + (30…40) мм;

ﺎ₁ ≈ d_ам2 + (40…50) мм;

Рис.3

Схема червячного редуктора 

Рис.5

Чертеж вала.

Рис.6

Чертеж вала.

Рис.7. Чертеж вала.

где d_ам2 – максимальный диаметр червячного колеса.

Для ведущего вала конического редуктора (рис.5)

ﺎ₁≈В₁/2 + (30…40) мм;

ﺎ₂≈ (80…100) мм;

ﺎ₃≈ﺎ_с/2 + (30…40) мм.

Для ведомого вала конического редуктора (рис.6)

ﺎ₁≈В₂/2 + (20…30) мм;

ﺎ₂≈ﺎ_с/2 + (30…40) мм;

ﺎ₃≈d_а1 + (40…50) мм;

где d_а1 – диаметр окружности головок зубьев шестерни.

Для рассматриваемого примера

ﺎ₁= ﺎ_с/2 + 40 = 40/2 + 40 = 60 мм;

ﺎ₂= В + 50 = 30 + 50 = 80мм.