Проектировочный расчет валов проводят на статическую прочность с целью ориентировочного определения диаметров ступеней вала. В начале расчета известен только вращающий момент Т. Изгибающие моменты М можно определить лишь после разработки конструкции вала, \ когда согласно общей компоновке вьювляют его длину и места приложения действующих нагрузок.
Поэтому проектировочный расчет вала выполняют условцо только на кручение, а влияние изгиба, концентрации напряжений и характера нагрузки компенсируют понижением допускаемого напряжения [τ]к на кручение.
При проектировочном расчете валов редуктора обычно определяют диаметры концевых сечений входного и выходного валов, а для промежуточного вала — диаметр в месте посадки колеса. Диаметры других участков вила назначают при разработке его конструкции с учетом назначения, технологии изготовления и сборки.
Диаметр d, мм, расчетного сечения вала вычисляют по формуле, известной из курса сопротивления материалов:
где Мк = Т— крутящий момент, действующий в расчетном сечении, вала, Н-м; [τ]к — допускаемое напряжение на кручение, Н/мм2.
Для валов из сталей марок Ст5, Стб, 45 принимают: при определении диаметров концевых участков вала [τ]к = 20...28 Н/мм2; диаметров вала в месте посадки колес [τ]к=14...20 Н/мм2.
Полученный диаметр вала округляют до ближайшего значения из ряда R40 нормальных линейных размеров, мм: 22, 24, 25, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 45, 48, 50, 53, 56, 60, 63, 67, 71, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, ПО, 120, 125, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 240, 250, 260, 280 и др. Большие (меньшие) значения размеров получают умножением (делением) приведенных размеров ряда на 10 или 100.
При проектировании редукторов диаметр d конца входного вала можно принимать равным d= (0,8...1)dэ, где dэ — диаметр вала электродвигателя, с которым вал редуктора соединяется муфтой.
После подбора подшипников, расчета соединений, участвующих в передаче вращающего момента, принятия различных конструктивных элементов вала, связанных с фиксацией и регулировкой установленных на нем деталей, назначения вида механической обработки и качества поверхностей отдельных участков вала выполняют эскизную разработку конструкции вала, уточняя его форму и размеры.
Пример 27.1. Выполнить проектировочный расчет тихоходного вала одноступенчатого редуктора привода ленточного конвейера (см. рис. 9.2 и 19.3). Вращающий момент на валу T=321 Н*М. Ширина венца зубчатого колеса b2 = 42 мм.
Решение. 1. Материал вала. Принимаем сталь марки 45. Учитывая, что выходной конец вала помимо кручения испытывает изгиб от сил, действующих со стороны цепной передачи (см. рис. 9.2), принимаем [τ]к=25 Н/мм2.
2. Диаметр выходного конца вала. При Мк= Т по формуле (27.1)
Принимаем стандартное значение d=40 мм (см. § 27.4).
3. Эскизная разработка конструкции вала и оценка его размеров по чертежу
(см. рис. 27.8, а).
Диаметр d=40 мм вала в месте установки звездочки получен расчетом. Диаметры в местах расположения подшипников принимаем dП = 45 мм. Диаметр вала под зубчатым колесом назначаем dк=50 мм (колесо должно свободно проходить через посадочное место подшипника). Радиусы галтелей принимаем r= 1,5 мм (см. рис. 27.4, б). Конструктивно назначаем l, = 50 мм, l 2 = l 3 = 40 мм.
