13. Уточненный расчёт валов

    1. Расчёт 1-го вала

Крутящий момент на валу T_кр.= 16076,539 H^xмм.

Для данного вала выбран материал: сталь 45Л. Для этого материала:

- предел прочности _b= 540 МПа;

- предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба

_-1= 0,43^x_b+ 100 = 0,43^x540 + 100 = 289 МПа;

- предел выносливости стали при симметричном цикле кручения

_-1= 0,58^x_-1= 0,58^x289 = 167,62 МПа.

1 - е с е ч е н и е.

Диаметр вала в данном сечении D = 22 мм. Это сечение при передаче вращающего момента через муфту рассчитываем на кручение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

S_= , где:

- амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

_v=_m= 0,5^x4,333 МПа,

здесь

W_{к нетто}=

1855,094 мм ³

где b=8 мм - ширина шпоночного паза; t₁=4 мм - глубина шпоночного паза;

- _t= 0.1 - см. стр. 166[1];

- = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1].

- k_= 1,5 - находим по таблице 8.5[1];

- _= 0,83 - находим по таблице 8.8[1];

Тогда:

S_= 19,706.

ГОСТ 16162-78 указывает на то, чтобы конструкция редукторов предусматривала возможность восприятия консольной нагрузки, приложенной в середине посадочной части вала. Величина этой нагрузки для редукторов должна быть 2,5 ^x.

Приняв у ведущего вала длину посадочной части под муфту равной длине полумуфты l = 80 мм, получим М_изг.= 2,5^x2,5^x12679,329 Н^xмм.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

S_= , где:

- амплитуда цикла нормальных напряжений:

_v= 20,356 МПа,

здесь

W_нетто=

809,729 мм ³,

где b=8 мм - ширина шпоночного паза; t₁=4 мм - глубина шпоночного паза;

- среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

_m= 0 МПа, где

F_a= 0 МПа - продольная сила в сечении,

- _= 0,27 - см. стр. 164[1];

- = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1];

- k_= 1,6 - находим по таблице 8.5[1];

- _= 0,83 - находим по таблице 8.8[1];

Тогда:

S_= 7,144.

Результирующий коэффициент запаса прочности:

S = = = 6,716

Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2,5. Сечение проходит по прочности.

2. Расчёт 2-го вала

Крутящий момент на валу T_кр.= 62072,803 H^xмм.

Для данного вала выбран материал: сталь 45. Для этого материала:

- предел прочности _b= 780 МПа;

- предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба

_-1= 0,43^x_b= 0,43^x780 = 335,4 МПа;

- предел выносливости стали при симметричном цикле кручения

_-1= 0,58^x_-1= 0,58^x335,4 = 194,532 МПа.

2 - е с е ч е н и е.

Диаметр вала в данном сечении D = 40 мм. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки. Ширина шпоночной канавки b = 12 мм, глубина шпоночной канавки t₁= 5 мм.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

S_=

- амплитуда цикла нормальных напряжений:

_v= 5,474 МПа,

здесь

W_нетто=

5364,435 мм ³,

где b=12 мм - ширина шпоночного паза; t₁=5 мм - глубина шпоночного паза;

- среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

_m= 0,09 МПа, F_a= 113,399 МПа - продольная сила,

- _= 0,2 - см. стр. 164[1];

- = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1];

- k_= 1,8 - находим по таблице 8.5[1];

- _= 0,88 - находим по таблице 8.8[1];

Тогда:

S_= 29,011.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

S_= где:

- амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

_v=_m= 2,665 МПа,

здесь

W_{к нетто}=

11647,621 мм ³,

где b=12 мм - ширина шпоночного паза; t₁=5 мм - глубина шпоночного паза;

- _t= 0.1 - см. стр. 166[1];

- = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1].

- k_= 1,7 - находим по таблице 8.5[1];

- _= 0,77 - находим по таблице 8.8[1];

Тогда:

S_= 30,721.

Результирующий коэффициент запаса прочности:

S = = = 21,093

Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2,5. Сечение проходит по прочности.

3 - е с е ч е н и е.

Диаметр вала в данном сечении D = 35 мм. Концентрация напряжений обусловлена посадкой подшипника с гарантированным натягом (см. табл. 8.7[1]).

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

S_=

- амплитуда цикла нормальных напряжений:

_v= 15,35 МПа,

здесь

W_нетто= 4209,243 мм ³

- среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

_m= 0,118 МПа, F_a= 113,399 МПа - продольная сила,

- _= 0,2 - см. стр. 164[1];

- = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1];

- _= 3,102 - находим по таблице 8.7[1];

Тогда:

S_= 6,829.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

S_= где:

- амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

_v=_m= 3,687 МПа,

здесь

W_{к нетто}= 8418,487 мм ³

- _t= 0.1 - см. стр. 166[1];

- = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1].

- = 2,202 - находим по таблице 8.7[1];

Тогда:

S_= 22,261.

Результирующий коэффициент запаса прочности:

S = = = 6,529

Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2,5. Сечение проходит по прочности.