Уточнённый расчёт валов. Ведущий вал Выполнение уточнённого расчёта ведущего вала не имеет смысла, так как его диаметр был преднамеренно увеличен для того, чтобы соединить вал двигателя и выходной конец ведущего вала стандартной муфтой, чем был обеспечен запас прочности. 8.2 Ведомый вал Составляем расчётную схему нагружения вала, используя значения реакций опор в двух плоскостях, полученные при подборе подшипников.
Устанавливаем два предполагаемых опасных сечения, подлежащих проверке на усталостную прочность: сечение А-А, проходящее через середину венца зубчатого колеса (dk2=36мм), и сечение Б-Б, проходящее через опору у выходного конца вала (dп2=30мм). Для этих сечений соблюдается условие: S ≥ Sadm где Sadm -заданный или требуемый коэффициент запаса прочности; Sadm =1,3…2,1 [6,с.145]; S -расчётный коэффициент запаса прочности. где Sσ , Sτ –коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям, определяемые по зависимостям: где σ-1 и τ–1 –пределы выносливости гладких стандартных цилиндрических образцов при симметричном цикле изгиба и кручения. Для углеродистых конструкционных сталей σ-1 = 0,43 • σu τ–1 = 0,58 • σ-1 КП 2 -37 01 06. 05. 00. ПЗ Лист 29 Изм Лист № докум Подп. Дата Для стали 45 σu =560МПа. σ-1 = 0,43 • 560 = 240,8МПа τ–1 = 0,58 • 240,8 = 139,7МПа σа и τа –амплитуды напряжений цикла; σm и τm –средние напряжения цикла; Ψσ и Ψτ –коэффициенты чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений; где Кσ и Кτ -эффективные коэффициенты концентраций напряжений; Кd –коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения; КF –коэффициент влияния параметров шероховатости поверхности.
В расчётах валов принимают, что нормальные напряжения изменяются по симметричному, а касательные по отнулевому циклу.
Для симметричного цикла: σm =0 σa = σu = Mu/Wxнетто где Ми –результирующий изгибающий момент, где Мх, Му -изгибающие моменты в горизонтальной и вертикальной плоскостях; Wхнетто –осевой момент сопротивления сечения при изгибе.
Для отнулевого цикла: τа = τm = τ/2 = T/2Wpнетто где Т –крутящий момент; Wрнетто –полярный момент сопротивления сечения при кручении.
Сечение А-А: Концентратор напряжений – шпоночный паз. Кσ =1,9; Кτ=1,7; Кd=0,85; КF=1; ψσ =0,2; ψτ=0,1. КП 2 -37 01 06. 05. 00. ПЗ Лист 30 Изм Лист № докум Подп. Дата Сечение Б-Б: Концентратор напряжений – прессовая посадка. Кσ/Кd =3,0; Кτ/Кd =2,2; КF =1,05; ψσ =0,2; ψτ=0,1. Для определения изгибающих моментов строим эпюры моментов в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
Горизонтальная плоскость: МxI = 0; МxII = – Rx3 • с2= –163,6 • 0,156= –25,5 Н•м; МxIII = –Rx3 • (с2 + f2) – Ft • f2= –163,6 • (0,156 + 0,065) – 785,3 • 0,065= = –87,2 Н•м; МxIII(спр) = –Fm • L = –1090 • 0,08 = –87,2 Н•м; МxIV = 0. Вертикальная плоскость: МyI = 0; МyII = Ry3 • с2 = -37 • 0,156 = 5,8 Н•м; МyII(с) =Ry3 • с2 – m = -37 • 0,156 – 9,1= –14,9 Н•м; МyII (спр) = –Ry4 • f2 =-228,7• 0,065= –14,9 Н•м; МyIII =0. Из эпюр: Сечение А-А: МU1Г=25,5 H•м МU1B=14,9 H•м КП 2 -37 01 06. 05. 00. ПЗ Лист 31 Изм Лист № докум Подп. Дата Сечение Б-Б: МU2Г =87,2 Н•м МU2B = 0 МU2 =87,2 Н•м КП 2 -37 01 06. 05. 00. ПЗ Лист 32 Изм Лист № докум Подп. Дата КП 2 -37 01 06. 05. 00. ПЗ Лист 33 Изм Лист № докум Подп. Дата 9