Подбор и расчет валов

Прогиб вала между двумя подшипниками не должен превышать 0,3 мм на 1 м его длины

Длина Валы с диаметром до 45 мм не должны быть длиннее 5 м, до 55 мм — 6 м; валы большего диаметра не должны превышать 7 м, т. к. иначе они легко прогибаются при перевозке и установке; кроме того, валы длиннее 7 м и короче 2 м оплачиваются за погонный метр дороже, чем валы обыкновенных размеров.
Прежде чем остановиться на определенной длине вала, нужно выяснить места установки подшипников. Каждый отрезок вала должен поддерживаться не менее чем двумя подшипниками. Муфты нужно ставить у самых подшипников и притом, если идти от источника силы, то с задней стороны подшипника, для того, чтобы в случае надобности можно было отделить присоединяемый муфтой и служащий продолжением предыдущего вал

Число оборотов Чем больше число оборотов, тем меньше диаметры валов и тем меньше стоимость всей установки; однако число оборотов не следует брать особенно большим, т. к. иначе шкивы получатся слишком малыми. Для тяжелых трансмиссий и для валов, обслуживающих медленно вращающиеся станки, нужно брать числа оборотов в мин. от 100 до 150, для более легких станков — от 150 до 250, а для деревообрабатывающих станков и текстильных машин — от 250 до 400

Расстояние между подшипниками можно брать из нижеследующей таблички, если только передающий движение валу шкив или зубчатое колесо сидят вплотную к подшипнику и между каждыми двумя подшипниками установлено не более 3 шкивов

Диаметр валов мм 25 – 40 45 – 60 70 – 80 90 – 100 110 – 160
Расстояние между подшипниками, м 1,75 2,0 2,50 3,0 3,50

Установочные кольца применяются для устранения осевого перемещения валов. Лучше всего их ставить вблизи того места, где передается валу вращение. Длинные валы, подвергающиеся, кроме того, еще действию сильно изменяющейся температуры, снабжают компенсационными муфтами
Применение одного и того же диаметра валов, представляет большое преимущество, т. к. при этом уменьшается число запасных частей и можно легко переставлять шкивы

Необходимые для передачи работы диаметры валов указаны в таблице

Диаметр приводных валов в мм в зависимости от числа оборотов в минуту и передаваемой мощности

ЛС/кВт 40 60 80 100 120 140 160 180 200 225 250 275 300 350 400
1/0,74 50 45 45 40 40 35 35 35 35 35 35 30 30 30 30
2/1,47 60 55 50 50 45 45 40 40 40 40 40 35 35 35 35
3/2,21 65 60 55 50 50 50 45 45 45 45 40 40 40 40 40
4/2,94 70 65 60 55 50 50 50 50 50 45 45 45 45 40 40
5/3,68 75 65 60 60 55 55 55 50 50 50 50 45 45 45 45
6/4,41 75 70 65 60 60 55 55 55 50 50 50 50 50 45 45
8/5,88 85 75 70 65 65 60 60 55 55 55 55 50 50 50 50
10/7,35 85 80 75 70 65 65 60 60 60 55 55 55 55 50 50
12/8,83 90 85 75 75 70 65 65 65 60 60 60 55 55 55 50
14/10,30 95 85 80 75 75 70 70 65 65 60 60 60 60 55 55
15/11,03 95 85 80 75 75 70 70 65 65 65 60 60 60 55 55
16/11,77 100 90 85 80 75 70 70 70 65 65 65 60 60 60 55
18/13,24 100 90 85 80 75 75 70 70 70 65 65 65 60 60 60
20/14,71 105 95 85 85 80 75 75 70 70 70 65 65 65 60 60
25/18,39 110 100 90 85 85 80 80 75 75 70 70 70 65 65 60
30/22,06 115 105 95 90 85 85 80 80 75 75 70 70 70 65 65
35/25,74 120 105 100 95 90 85 85 80 80 80 75 75 75 70 70
40/29,42 120 110 105 100 95 90 85 85 85 80 80 75 75 70 70
45/33,10 125 115 105 100 95 95 90 85 85 85 80 80 75 75 70
50/36,77 130 115 110 105 100 95 90 90 85 85 85 80 80 75 75
55/40,45 130 120 110 105 100 95 95 90 90 85 85 85 80 80 75
60/44,13 135 120 115 110 105 100 95 95 90 90 85 85 85 80 75
65/47,81 140 125 115 110 105 100 100 95 95 90 90 85 85 80 80
70/51,48 140 125 120 110 105 105 100 95 95 90 90 90 85 85 80
75/55,16 145 130 120 115 110 105 100 100 95 95 90 90 85 85 80
80/58,84 145 130 120 115 110 105 105 100 100 95 95 90 90 85 85
85/62,52 145 135 125 120 115 110 105 100 100 95 95 90 90 85 85
90/66,19 150 135 125 120 115 110 105 105 100 100 95 95 90 90 85
95/69,87 150 135 130 120 115 110 110 105 100 100 95 95 90 90 85
100/73,5 155 140 130 120 115 115 110 105 105 100 100 95 95 90 85

Гибкие валы изготовляются диаметром до 100 мм. Пои заказе нужно указывать направление вращения.
Наибольший допустимый радиус кривизны изогнутого вала при котором еще возможна более или менее нормальная работа, не может быть меньше, чем шестикратная величина его диаметра

Диаметры гибких валов в мм при числе оборотов в минуту

Мощность, ЛС 200 300 400 600 800 1000 1200 1400 1600 2000
1/20 10 8 8 7 7 5 5 5 5 5
1/10 15 15 12,5 10 10 10 10 8 8 8
1/6 20 20 20 15 12,5 12,5 12,5 10 10 8
1/4 25 25 25 20 15 15 15 12,5 12,5 10
1/2 30 30 30 25 20 20 20 15 15 12,5
3/4 35 35 35 30 25 20 20 15 15 12,5
1 40 40 35 30 30 25 25 20 20 15
1,5 45 45 40 35 30 30 25 25 20 20
2 50 50 45 40 35 30 30 25 25 20
2,5 55 55 50 45 40 35 35 30 30 25
3 60 60 55 45 45 40 35 35 30 30
4 65 60 50 45 45 40 40 35 35
5 70 65 60 50 50 40 40 35 35
6 70 65 55 50 45 45 40 40
8 70 60 55 50 45 45 40
10 65 60 55 50 50 45
12 70 65 60 55 50 50
15 70 65 60 55 50

Расчет валов при одновременном действии изгиба и кручения

Если данное сечение вала подвержено действию изгибающего момента М и крутящего Мd то действующий в сечении идеальный момент (Мi) определяется из выражения:

ф-ла1

где α0 = kb : 1,3 kd (kb – допустимое напряжение при изгибе; kd – допустимое напряжение при скручивании)

Для сплошного сечения вала момент сопротивления W = πd3/32
Для кольцевого сечения вала

ф-ла3

Для упрощения расчета идеального момента вала в таблице приведен коэффициент ξ

Untitled-9

α0Md/M ξ α0Md/M ξ α0Md/M ξ α0Md/M ξ
0,01 1,00003 0,96 1,25103 1,91 1,75137 2,86 2,31937
0,02 1,00013 0,97 1,25553 1,92 1,75713 2,87 2,32551
0,03 1,00029 0,98 1,26007 1,93 1,76289 2,88 2,33164
0,04 1,00052 0,99 1,26463 1,94 1,76867 2,89 2,33778
0,05 1,00081 1,00 1,26924 1,95 1,77445 2,90 2,34392
0,06 1,00118 1,01 1,27386 1,96 1,78025 2,91 2,35007
0,07 1,00160 1,02 1,27850 1,97 1,78602 2,92 2,35622
0,08 1,00208 1,03 1,28314 1,98 1,79182 2,93 2,36238
0,09 1,00263 1,04 1,28782 1,99 1,79763 2,94 2,36853
0,1 1,00324 1,05 1,29250 2,00 1,80345 2,95 2,37468
0,11 1,00390 1,06 1,29722 2,01 1,80927 2,96 2,38084
0,12 1,00464 1,07 1,30196 2,02 1,81509 2,97 2,38700
0,13 1,00544 1,08 1,30672 2,03 1,82091 2,98 2,39317
0,14 1,00632 1,09 1,31150 2,04 1,82675 2,99 2,39933
0,15 1,00727 1,10 1,31630 2,05 1,83259 3,00 2,40549
0,16 1,00828 1,11 1,32110 2,06 1,83843 3,01 2,41166
0,17 1,00933 1,12 1,32592 2,07 1,84428 3,02 2,41783
0,18 1,01045 1,13 1,33078 2,08 1,85014 3,03 2,42401
0,19 1,01164 1,14 1,33566 2,09 1,85600 3,04 2,43018
0,2 1,01287 1,15 1,34058 2,10 1,86186 3,05 2,43635
0,21 1,01417 1,16 1,34550 2,11 1,86774 3,06 2,44253
0,22 1,01553 1,17 1,35043 2,12 1,87362 3,07 2,44871
0,23 1,01697 1,18 1,35537 2,13 1,87950 3,08 2,45489
0,24 1,01846 1,19 1,36033 2,14 1,88538 3,09 2,46107
0,25 1,02001 1,20 1,36533 2,15 1,89127 3,10 2,46725
0,26 1,02161 1,21 1,37055 2,16 1,89709 3,11 2,47344
0,27 1,02328 1,22 1,37539 2,17 1,90292 3,12 2,47963
0,28 1,02500 1,23 1,38043 2,18 1,90876 3,13 2,48582
0,29 1,02679 1,24 1,38547 2,19 1,91460 3,14 2,49201
0,3 1,02862 1,25 1,39051 2,20 1,92044 3,15 2,49820
0,31 1,03051 1,26 1,39559 2,21 1,92644 3,16 2,50440
0,32 1,03246 1,27 1,40068 2,22 1,93244 3,17 2,51060
0,33 1,03447 1,28 1,40580 2,23 1,93843 3,18 2,51680
0,34 1,03654 1,29 1,41092 2,24 1,94444 3,19 2,52300
0,35 1,03866 1,30 1,41608 2,25 1,95044 3,20 2,52920
0,36 1,04085 1,31 1,42125 2,26 1,95638 3,21 2,53541
0,37 1,04308 1,32 1,42643 2,27 1,96232 3,22 2,54162
0,38 1,04535 1,33 1,43162 2,28 1,96827 3,23 2,54782
0,39 1,04768 1,34 1,43682 2,29 1,97423 3,24 2,55403
0,4 1,05007 1,35 1,44202 2,30 1,98019 3,25 2,56024
0,41 1,05250 1,36 1,44722 2,31 1,98615 3,26 2,56646
0,42 1,05500 1,37 1,45246 2,32 1,99211 3,27 2,57267
0,43 1,05755 1,38 1,45772 2,33 1,99809 3,28 2,57889
0,44 1,06014 1,39 1,46300 2,34 2,00407 3,29 2,58510
0,45 1,06278 1,40 1,46831 2,35 2,01005 3,30 2,59132
0,46 1,06544 1,41 1,47363 2,36 2,01603 3,31 2,59754
0,47 1,06816 1,42 1,47895 2,37 2,02201 3,32 2,60377
0,48 1,07095 1,43 1,48427 2,38 2,02800 3,33 2,61000
0,49 1,07381 1,44 1,48959 2,39 2,03400 3,34 2,61622
0,5 1,07672 1,45 1,49491 2,40 2,04000 3,35 2,62245
0,51 1,07967 1,46 1,50027 2,41 2,04501 3,36 2,62868
0,52 1,08266 1,47 1,50563 2,42 2,05202 3,37 2,63491
0,53 1,08569 1,48 1,51101 2,43 2,05802 3,38 2,64116
0,54 1,08878 1,49 1,51641 2,44 2,06403 3,39 2,64738
0,55 1,09183 1,50 1,52181 2,45 2,07005 3,40 2,65362
0,56 1,09485 1,51 1,52723 2,46 2,07608 3,41 2,65986
0,57 1,09804 1,52 1,53265 2,47 2,08211 3,42 2,66610
0,58 1,10129 1,53 1,53809 2,48 2,08313 3,43 2,67234
0,59 1,10461 1,54 1,54353 2,49 2,09416 3,44 2,67858
0,6 1,10803 1,55 1,54898 2,50 2,10018 3,45 2,68482
0,61 1,11147 1,56 1,55442 2,51 2,10622 3,46 2,69106
0,62 1,11491 1,57 1,55990 2,52 2,11227 3,47 2,69731
0,63 1,11835 1,58 1,56538 2,53 2,11831 3,48 2,70355
0,64 1,12189 1,59 1,57040 2,54 2,12436 3,49 2,70980
0,65 1,12525 1,60 1,57642 2,55 2,13040 3,50 2,71604
0,66 1,12876 1,61 1,58194 2,56 2,13646 3,51 2,72229
0,67 1,13234 1,62 1,58746 2,57 2,14251 3,52 2,72854
0,68 1,13600 1,63 1,59298 2,58 2,14857 3,53 2,73480
0,69 1,13969 1,64 1,59853 2,59 2,15463 3,54 2,74105
0,7 1,14343 1,65 1,60409 2,60 2,16069 3,55 2,74730
0,71 1,14720 1,66 1,60965 2,61 2,16676 3,56 2,75356
0,72 1,15099 1,67 1,61521 2,62 2,17284 3,57 2,75982
0,73 1,15481 1,68 1,62079 2,63 2,17891 3,58 2,76608
0,74 1,15866 1,69 1,62639 2,64 2,18499 3,59 2,77234
0,75 1,16250 1,70 1,63200 2,65 2,19106 3,60 2,77860
0,76 1,16636 1,71 1,63762 2,66 2,19714 3,61 2,78487
0,77 1,17027 1,72 1,64324 2,67 2,20323 3,62 2,79113
0,78 1,17425 1,73 1,64886 2,68 2,20933 3,63 2,79740
0,79 1,17831 1,74 1,65448 2,69 2,21542 3,64 2,80366
0,8 1,18241 1,75 1,66012 2,70 2,22151 3,65 2,80993
0,81 1,18653 1,76 1,66576 2,71 2,22761 3,66 2,81620
0,82 1,19067 1,77 1,67142 2,72 2,23371 3,67 2,82247
0,83 1,19481 1,78 1,67708 2,73 2,23982 3,68 2,82875
0,84 1,19895 1,79 1,68276 2,74 2,24592 3,69 2,83502
0,85 1,20309 1,80 1,68844 2,75 2,25202 3,70 2,84129
0,86 1,20728 1,81 1,69412 2,76 2,25813 3,71 2,84757
0,87 1,21151 1,82 1,69982 2,77 2,26425 3,72 2,85385
0,88 1,21584 1,83 1,70552 2,78 2,27036 3,73 2,86012
0,89 1,22015 1,84 1,71123 2,79 2,27648 3,74 2,86640
0,9 1,22449 1,85 1,71693 2,80 2,28259 3,75 2,87268
0,91 1,22884 1,86 1,72265 2,81 2,28872 3,76 2,87896
0,92 1,23321 1,87 1,72837 2,82 2,29485 3,77 2,88525
0,93 1,23762 1,88 1,73409 2,83 2,30097 3,78 2,89153
0,94 1,24207 1,89 1,73985 2,84 2,30710 3,79 2,89782
0,95 1,24655 1,90 1,74561 2,85 2,31323 3,80 2,90410

Пример расчета вала при одновременном действии изгиба и кручения

Пример.
Пусть Мd = 21240 кг см; М = 29500 кг см; α0 = 1
Тогда α0•Мd/М = 0,72;
этой величине соответствует по таблице ξ = 1,15099
Отсюда находим
М i = 1,15099 • 29500 = 33954,5 кг см