Определение диаметра вала на отдельных участках

2.3.1. Конец вала

 

Концы валов выполняют стандартными цилиндрическими или коническими в соответствии с ГОСТ 12080 – 66. Для приводного вала конвейера можно рекомендовать концы валов цилиндрические короткие.

Для определения диаметра конца вала d_к следует учитывать следующее. Если вал соединяется с редуктором с помощью муфты, то следует принимать d_к равным диаметру конца тихоходного вала редуктора, который, очевидно, рассчитан на заданную нагрузку.

Если же соединение происходит с помощью открытой передачи, то диаметр конца вала d_к (мм) определяется по общим рекомендациям (см.[ 3 ])

 

(2)

 

где Т_кр – крутящий момент на проектируемом валу (Н м), который определяется в предварительном расчете привода.

Из полученного интервала размеров d_к выбирают стандартный размер, но так, чтобы он был не меньше, чем диаметр тихоходного вала редуктора, так как открытая передача повышает крутящий момент на валу, следовательно, согласно (2) диаметр вала должен увеличиться.

 

Таблица 2. Концы валов цилиндрические (ГОСТ 12080-66 или ГОСТ 12081-72).

Номинальные размеры, мм.

 

 

Концы валов изготавливают двух исполнений: 1 – длинные; 2 – короткие. Шпонки для валов исполнения 1: - сегментные по ГОСТ 24071-80 для валов с d £ 14 мм; - призматические по ГОСТ 23360-78 для валов с d > 12 мм Шпонки для валов исполнения 2: - призматические по ГОСТ 23360-78 для валов с d £ 30 мм; - призматические высокие по ГОСТ 10748-79 для валов с d > 30 мм; При применении валов малонагруженных передач (кроме концов валов электрических машин) для данного диаметра вала допускается уменьшение длины в пределах двух диапазонов длин выше фактического. При сопряжении электрических двигателей и механизмов без промежуточных элементов для валов диаметров до 20 мм допускается увеличение длины концов валов в пределах двух диапазонов длин ниже фактического. У основания свободного конца вала допускается наличие технологической канавки для выхода шлифовального круга по ГОСТ 8820-69
d	L	r	c		d	L	r	c		d	L	r	c
Исполнения	Исполнения	Исполнения
		-	0,4	0.2				1,0	0,6				2,0	1,6
		-	0,4	0.2				1,0	0,6				2,0	1,6
		-	0,4	0,4				1,6	1,0				2,5	2,0
		-	0,4	0,4				1,6	1,0				2,5	2,0
			0,6	0,4				1,6	1,0				2,5	2,0
			0,6	0,4				1,6	1,0				2,5	2,0
			1,0	0,6				2,0	1,6				3,0	2,5
			1,0	0,6				2,0	1,6				3,0	2,5

 

Подбор шпонки.

Для передачи крутящего момента с полумуфты на приводной вал, а также с вала на барабан или звездочки, рекомендуется использовать призматические шпонки, так как соединения с такими шпонками обеспечивают передачу наибольшего крутящего момента. После определения размеров конца вала для принятого d_к определяют размеры шпоночного соединения (таб. 3) по ГОСТ 23360 – 78.

 

Таблица 3. Шпонки призматические (ГОСТ 23360-78).

Номинальные размеры, мм

D	b	h	t	t1	r	c или r1	L
min	max	min	max
От 6 до 8			1,2	1,0	0,08	0,16	0,16	0,25	6-20
Св.8 до 10			1,8	1,4	0,08	0,16	0,16	0,25	6-36
Св. 10 до 12			2,5	1,8	0,08	0,16	0,16	0,25	8-45
Св. 12 до 17			3,0	2,3	0,16	0.25	0,25	0,40	10-56
Св. 17 до 22			3,5	2,8	0,16	0.25	0,25	0,40	14-70
Св. 22 до 30			4,0	3,3	0,16	0.25	0,25	0,40	18-90
Св. 30 до 38			5,0	3,3	0.25	0,40	0,40	0,60	22-110
Св. 38 до 44			5,0	3,3	0.25	0,40	0,40	0,60	28-140
Св. 44 до 50			5,5	3,8	0.25	0,40	0,40	0,60	36-160
Св. 50 до 58			6,0	4,3	0.25	0,40	0,40	0,60	45-226
Св. 58 до 65			7,0	4,4	0.25	0,40	0,40	0,60	50-180
Св. 65 до 75			7,5	4,9	0,40	0,60	0,60	0,80	56-180
Размер L в указанных пределах принимать из ряда: 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 125, 140, 160, 180
Отклонения размеров шпонок и пазов – по ГОСТ 7227-58
Допускается в технически обоснованных случаях применять меньшие размеры сечений стандартных шпонок на валах больших диаметров, за исключением выходных концов валов
В зависимости от принятой базы обработки и измерения на рабочих чертежах указывают размеры: d + t1 – для втулки: t (предпочтительный вариант) или d – t - для вала
Примеры обозначений шпонок: исполнения 1, размерами b = 16 мм, h = 10 мм, L = 50 мм: Шпонка 16 х 10 х 50 ГОСТ 23360-78. То же исполнения 2: Шпонка 2-16 х 10 х 50 ГОСТ 23360-78

 

 

Определение диаметра вала под подшипник. Выбор подшипника.

После определения диаметра конца вала и размеров шпонки необходимо определить диаметр вала в точке 2 под подшипником. Он определяется из того условия, что на конце вала находится призматическая шпонка, которая устанавливается на валу по посадке с натягом и после установки не должна удаляться. При сборке и разборке узла, подшипник должен свободно одеваться и сниматься через шпонку, то есть должно выполняться следующее условие (рис.4)

 

 

t₁ h

 

 

 

 

d_k d_п

 

 

 

Рис. 2

d_п > d_к +2 (h – t₁) (3)

Для концов валов d_k 55мм выполнение рекомендации (3) приводит к резкому увеличению диаметральных размеров и, как следствие, веса вала.

Поэтому в данном случае принимается

d_п d_к. (4)

Диаметр вала под подшипник d_п округляется в большую сторону и назначается ближайший больший кратный 5, т.к. внутренние диаметры подшипников, начиная с 20 мм, являются кратными 5.

По этому диаметру d_п подбирается по ГОСТ 28428 – 90 подшипник легкой серии и определяются его размеры.

Для приводного вала конвейера желательно применять подшипники типа 1000 – шариковые радиальные двухрядные сферические (рис. 5), так как они допускают наибольший перекос колец подшипника (до 2,5^о….. 3^о). Этот перекос может возникнуть из – за недостаточной жесткости вала, малой жесткости рамы под валом и погрешностей монтажа корпусов подшипников.

B

r

 

 

D

 

 

r

 

d

 

 

Рис. 3

 

 

Таблица 4. Подшипники шариковые радиальные сферические двухрядные

(из ГОСТ 28428-90)

 

Обозначение	Размеры, мм	Грузоподъемность, кН	Расчетные параметры
d	D	B	r	Cr	C0r	e	Fa/Fr≤ e	Fa/Fr≥ e	Y0
X	Y	X	Y
Легкая серия
				1,5 1,5 1,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 3,0	10,0 12,2 15,6 16,0 19,3 22,0 22,8 27,0 30,0 31,0 34,5 39,0 40,0	3,45 4,4 6,2 6,95 8,8 10,0 11,0 13,7 16,0 17,3 19,0 21,6 23,6	0,27 0,27 0,24 0,23 0,22 0,21 0,21 0,2 0,19 0,17 0,18 0,18 0,16		2,31 2,32 2,58 2,74 2,87 2,97 3,13 3,2 3,4 3,7 3,5 3,6 3,9	0,65	3,57 3,6 3,99 4,24 4,44 4,6 4,85 5,0 5,27 5,73 5,43 5,57 6,10	2,42 2,44 2,7 2,87 3,01 3,11 3,28 3.39 3,57 3,88 3,68 3,77 4,13
Средняя серия
				2,5 2,5 2,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5	12,5 18,0 21,2 25,0 29,0 38,0 41,5 51,0 57,0 62,0 75,0 80,0 88,0	4,4 6,7 8,5 10,6 12,9 17,0 19,3 24,0 28,0 31,0 37,5 40,5 45,0	0,29 0,28 0,26 0,25 0,23 0,25 0,24 0,23 0,23 0,23 0,22 0,22 0,22		2,17 2,26 2,46 2,57 2,61 2,54 2,68 2,70 2,80 2,79 2,81 2,84 2,92	0,65	3,35 3,49 3,80 3,98 4,05 3,93 4,14 4,17 4,33 4,31 4,35 4,39 4,52	2,27 2,36 2,58 2,69 2,74 2,66 2,80 2,82 2,93 2,92 2,95 2,97 3,06

Примечания: 1. Коэффициент статической радиальной нагрузки Х₀ = 1

Пример обозначения подшипника 1210: «Подшипник 1210 ГОСТ 28428-90»

 

Предварительно рекомендуется принимать подшипники легкой серии, которые предназначены для средних нагрузок. Следует отметить, что такой же диаметр вала d_п будет и в точке 5, где устанавливается точно такой же подшипник, как и в точке 2. Подшипники выбираются по диаметру вала d_п, определенному ранее, а в дальнейшем рассчитываются по статической и динамической грузоподъемности.