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 М_d то действующий в сечении идеальный момент (М_i) определяется из выражения:

где α₀ = k_b : 1,3 k_d (k_b — допустимое напряжение при изгибе; k_d — допустимое напряжение при скручивании)

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

Для упрощения расчета идеального момента вала в таблице приведен коэффициент ξ

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 М_d = 21240 кг см; М = 29500 кг см; α₀ = 1
Тогда α₀•М_d/М = 0,72;
этой величине соответствует по таблице ξ = 1,15099
Отсюда находим
М _i = 1,15099 • 29500 = 33954,5 кг см