Второй этап компоновки (рис. 8) имеет целью конструктивно оформить зубчатые колеса , валы, корпус, подшипниковые узлы и подготовить данные для проверки прочности валов.

Конструирование узла ведущего вала

1. Торцы мазеудерживающих колец должны выступать внутрь корпуса на 1-2 мм от внутренней стенки. Тогда эти кольца будут выполнять одновременно роль маслоотбрасывающих колец. Для уменьшения числа ступеней вала кольца устанавливаем на тот же диаметр, что и подшипники (диаметр 40 мм).

2. Переход вала диаметром 40 мм к присоединительному концу диаметр 32 мм выполняют на расстоянии 10-15 мм от торца крышки подшипника так, чтобы ступица муфты не задевала за головки болтов крепления крышки.

Длина присоединительного конца вала диаметром 32 мм определяется длиной ступицы муфты.

Конструирование узла ведомого вала

1. Для фиксации зубчатого колеса в осевом направлении предусматриваем утолщение вала с одной стороны и установку распорной втулки – с другой. Место перехода вала от Æ70 мм к Æ65 мм смещаем на 2-3 мм внутрь распорной втулки с тем, чтобы гарантировать прижатие мазеудерживающего кольца к торцу втулки.

Переход от Æ65 мм к Æ60 мм смещаем на 2-3 мм внутрь подшипника с тем , чтобы гарантировать прижатие кольца к внутреннему кольцу подшипника. Это кольцо – между внутренним кольцом подшипника и ступицей звездочки – не допускает касания ступицы и сепаратора подшипника;

2. От осевого перемещения звездочка фиксируется на валу торцовым креплением. Шайба прижимается к торцу ступицы одним или двумя винтами. Следует обязательно предусмотреть зазор между торцом вала и шайбой в 2-3 мм для натяга.

На ведущем и ведомом валах применяем шпонки призматические со скругленными торцами по ГОСТ 23360-78. Вычерчиваем шпонки , принимая их длины на 5-10 мм меньше длин ступиц.

Рис. 8 Второй этап компоновки редуктора

Проверка прочности шпоночных соединений

Размеры шпонок, пазов и длины шпонок определяем по табл. П.2.18.

Материал шпонок –сталь 45 нормализованная.

Напряжения смятия и условие прочности по формуле

s_см @ 2Т / (d (h-t₁) (l-b ) ) £ [ s_см ].

Допускаемые напряжения смятия при стальной ступице

[ s_см ] =100¸120 МПа.

Ведущий вал

Проверяем шпонку на конце вала, на котором закреплен шкив ременной передачи

d=40 мм; b х h =12 х 8 мм ; t₁=5 мм (табл. П.2.18);

длина шпонки l=55 мм (при длине ступицы шкива ременной передачи 63мм),

(табл. П.2.30) момент на ведущем валу Т₁=1200 Нм.

s_см @ 2Т1/d (h-t₁)(l-b)= МПа< [ s_см ]=100МПа.

(материал полумуфт МУВП – чугун марки СЧ20)

Ведомый вал

Проверяем шпонку на конце вала, соединенном с муфтой

 d=60 мм; b х h =18 х 11 мм ; t₁= 7,0 мм (табл. П.2.18);

длина шпонки l=70 мм (при длине ступицы полумуфты МУВП 80мм),

(табл. П.2.30) момент на ведущем валу Т₁=146,5 Нм.

s_см @ 2Т₂/d (h-t₁)(l-b)= МПа< [ s_см ]=100МПа.

Проверяем шпонку под зубчатым колесом :

d=70 мм; b х h =20 х 12 мм ; t₁= 7,5 мм (табл. П.2.18),

длина шпонки l=75 мм ( при длине ступицы звездочки 80 мм), момент на ведомом валу Т₂=731,5 Нм.

s_см @ 2Т₂/d (h-t₁)(l-b)= МПа< [ s_см ]=100МПа.

Уточненный расчет валов

Уточненный расчет валов состоит в определении коэффициентов запаса прочности S для опасных сечений и сравнении их с требуемыми значениями [S].

Условие прочности соблюдено при S³[ S]=2,5.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

S_s=s_-1 / (K_s/e_s × s_v + Y_s s_m ),

где s_-1-предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба;

K_s-эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений;

e_s-масштабный фактор для нормальных напряжений;

s_v –амплитуда цикла нормальных напряжений;

Y_s-коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла нормальных напряжений, для углеродистых сталей Y_s=0,2, для легированных Y_s=0,25-0,30 [7, c.163];

s_m –среднее напряжение цикла нормальных напряжений.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

St= t_-1/ (K_t/ e_t×t _v +Y_t × t_m) ,

где t_-1-предел выносливости стали при симметричном цикле кручения;

K_t- эффективный коэффициент концентрации касательных напряжений;

e_t- масштабный фактор для касательных напряжений;

t_v - амплитуда цикла касательных напряжений;

Yt- коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла касательных напряжений, Y_t=0,1 [7, c.166];

t_m – среднее напряжение цикла касательных напряжений.

t_v = t_m =0,5t_max=0,5Т/W_к.

Результирующий коэффициент запаса прочности

S= S_s×S_t /(S_s ² + S_t² )^1/2 . 

Нормальные напряжения от изгиба изменяются по симметричному циклу, а касательные от кручения -по отнулевому (пульсирующему) циклу.

Расчет ведущего вала

Поскольку шестерня выполнена заодно с валом, материал вала тот же, что и для шестерни: сталь 45, термическая обработка улучшение.

При диаметре заготовки меньше 90 мм (в нашем случае

d_а1=119 мм ) среднее значение s_в=780 МПа (табл. П.2.6).