Назначение диаметров вала на различных участках

Исходя из величины d_min, полученной выше, назначают диаметры промежуточных несопряженных участков вала, выбирают номинальные диаметры соединений.

Диаметры цилиндрических консольных участков валов округляют до стандартного по ГОСТ 12 080;75 (табл. П.178), а конических — по ГОСТ 12 081;75 (табл. П.179).

Диаметр посадочной шейки подшипника качения d_n предварительно можно определить по формуле:

где (1 _к — диаметр выходного консольного участка вала.

Значение </", полученное по формуле (5.2), округляют в большую сторону до значения диаметра внутреннего кольца выбранного подшипника (табл. П.155-П.160).

Перепад последовательных ступеней диаметров */, и </<sub>|Ч1 валов, необходимый для свободной транспортировки деталей до мест их посадок с натягом, должен назначаться минимальным — (5−10) %, но абсолютную величину перепада не рекомендуется назначать более 10 мм.

Назначенные диаметры отдельных участков округляют до ближайшего значения по ГОСТ 6636–69 из ряда стандартных размеров (табл. Г1.50).

Переходные участки валов между соседними ступенями разных диаметров выполняют с полукруглой канавкой для выхода шлифовального круга (табл. П. 173) или галтелью постоянного радиуса (табл. П.174-П.176).

Для посадки подшипников валы снабжены заплечиками или упорными буртиками (табл. П.172), высота которых должна соответствовать радиусам закруглений на кольцах подшипников и условиям демонтажа подшипников.

Для полностью спроектированного вала уточняют расчетную схему, проводят расчеты на выносливость, статическую прочность и жесткость.

Обоснованность конструктивно назначенных типа и размеров соединений «вал-ступица» должна быть также подтверждена соответствующими проверочными расчетами.

Определение осевых размеров участков вала

Осевые размеры валов и осей выявляют в процессе эскизной компоновки редуктора в соответствии с рекомендациями к определению положения подшипников.

(разд. 4.4) и ширины зубчатых венцов, определяемых при расчете передачи.

Например, расстояние между опорами червячного колеса принимают равным:

где </<sub>2 ^- делительный диаметр червячного колеса, а расстояние между опорами консольной шестерни (рис. 5.4):

где В — ширина подшипников качения.

Рис. 5.4.

Длина консольного участка вала должна быть согласована с длиной ступицы полумуфты, шкива или звездочки.

Длины консольных входных и выходных участков /_к входного или выходного валов, должны быть приняты по табл. П. 178, П. 179 в зависимости от их диаметров.

Осевая фиксация деталей на валу

Осевое фиксирование деталей, устанавливаемых на вал или ось, обеспечивают упорными буртами, пружинными или разрезными кольцами, гайками и концевыми шайбами.

Деталь, устанавливаемую на цилиндрическом консольном конце вала, доводят до упора в буртик (рис. 5.5). Высоту t буртика принимают по соотношению:

где / - размер фаски детали, (определяется в зависимости от диаметра*/ вала (рис. 5.5):

Значения г в формуле (5.6) принимают по табл. П. 178.

Изложенную выше методику определения параметров буртика используют при осевой фиксации зубчатых и червячных колес, шкивов ременных передач, звездочек ценных передач и распорных втулок. При отношении длины к диаметру посадочной поверхности.

упорный бурт и принудительный поджим детали к бурту необходимы затем, чтобы избежать ее перекоса относительно вала. Поджим может быть осуществлен к одному упорному бурту всего пакета деталей, дистанционных втулок и подшипников качения, установленных на вал.

В местах перехода от диаметра </, (без насаженной детали) к большему диаметру */_/+, вала предусматривают галтели, величина которых определяется по табл. П. 175.

Величину галтели при установке подшипников качения определяем по табл. П. 174.

Величину галтели при установке сопряженных с валами втулок определяем по табл. П. 176.

При применении шлифования для обработки поверхности участков валов следует предусмотреть канавки для выхода шлифовального круга (табл. П.173).

Для повышения запаса выносливости переходных участков на шлицевых валах выполняют проточку К глубиной до диаметра */ шлицев (рис. 5.6, а).

В торсионных валах с этой же целью принимают диаметр гладкого участка вала */₀ =(0,7 -0,9)*/ (рис. 5.6, 6).

Длину участка для выхода шлицевых фрез определяют (рис. 5.6, а) в зависимости от наружного диаметра фрезы Ц^. Участки выхода фрезы могут распространяться на упорные бурты и шейки валов, предназначенные для размещения подшипников качения. Короткие эвольвентные зубья на консольных участках валов мо;

Рис. 5.5.

Рис. 5.6.

гут быть нарезаны методом обкатки на зубодолбежном станке. В этом случае проточка К не только способствует снижению концентрации напряжений, но также необходима для выхода долбяка.

Для осевой фиксации полумуфт, шкивов ременных и звездочек цепных передач могут быть использованы установочные винты. Конический или цилиндрический конец установочного винта, завинченного в ступицу, входит в соответствующую засверловку или проточку на валу и фиксирует ступицу от осевых смещений. Засверловки на валу или шпонке выполняют в процессе сборки.

Коэффициент концентрации напряжений зависит не только от.

(г — радиус галтели, (I, — диаметр вала), но также и от.

При резком перепаде диаметров, а также при малых радиусах галтелей, создающих значительную концентрацию напряжений, снижение концентрации напряжений на 20−40% может быть достигнуто с помощью разгружающих канавок. Можно рекомендовать также применение дистанционных колец, при которых надобность в упорных буртах отпадает. Дистанционное кольцо применяют также при несогласованной высоте упорного бурта и колец подшипника качения (рис. 5.7).

На участках вала, предназначенных для посадок с натягом, выполняют скосы и фаски для облегчения монтажа. Размеры скосов и фасок принимают в зависимости от диаметра вала (табл. П.183).

Для снижения концентрации напряжений при достаточно длинной ступице.

в соединениях с гарантированным натягом без упорных буртов рекомендуют выполнять посадочные диаметры с увеличением на 5%, по сравнению с соседними участками вала (рис. 5.8, а; табл. П.176).

При уменьшенной длине ступицы применяют разгружающие выточки (рис. 5.8, б) или фасонные ступицы, утончающиеся к концам (рис. 5.8, в). Эти меры позволяют снизить концентрацию напряжений на 15−20%.

Уменьшение шероховатости поверхностей шлифованием и полированием наиболее напряженных участков (галтелей и других концентраторов) существенно повышает выносливость валов и осей (табл. П.78).

Снижению изнашивания участков валов, сопряженных с уплотнениями, способствует закалка всего вала или местная закалка токами высокой частоты. Закалке подлежат валы, несущие подвижные вдоль оси зубчатые колеса, а также валы часто разбираемых узлов.

Рис. 5.8.

Посадки на участке вала, сопрягаемого с подшипниками качения, рассмотрены в разд. 4А.2.2.

Допуски на биение заплечиков приведены в табл. П. 169.

При назначении посадок основных деталей передач на валы следует пользоваться рекомендациями ГОСТов (разд. 2.4.3).

При неодинаковых допусках отверстия и вала больший допуск должен быть у отверстия. Нежелательно, чтобы допуски отверстия и вала отличались более чем на два квалитета.

Рекомендуется применять:

• • для посадок с зазором валы с отклонениями с/, е> /, ?, И;
• • для переходных — j_s, у, к, т, п ;
• • для посадок с натягом — р, г, 5, /, и.