3. Расчет прямых валов

Расчет тихоходного вала

d≥₃=32.16мм

Выбираем d=35мм, d₂=40мм

d₃=d₂+5=45мм

d₄=d₃+5=50мм

Длина выходного конца вала l₁=85мм

Длина под подшипник и манжетное уплотнение l₂=40мм

Длина вала под ступицу колеса l₃=78мм

l₄=10мм

l₅=23мм

Нагрузка на концевом участке тихоходного вала от муфты:

F_M=50=812,4H

a=62мм; b=62мм; с=71мм

F_t2 = 2950 Н

F_r2 = 1243Н

F_a2 = 0

В вертикальной плоскости:

∑М_А(F_K)=- F_t2+ R_BC(a+b)=0

R_BC=F_t2·a/(a+b)=1475H

R_BA=F_t2-R_BC=1475H

В горизонтальной плоскости:

∑М_А(F_K)=- F_r2а+ R_ГC(a+b)=0

R_ГC=F_r2·a/(a+b)=621,5H

R_ГA=F_r2-R_ГC=621,5H

R_∑А==1600Н

R_∑С==1600Н

∑М_А(F_K)=F_М(a+b+c)- R_FмC(a+b)=0

R_FмC=F_М·(a+b+c)/(a+b)=1276,9H

R_FмA=-F_M+R_FмC=464,5H

M_изгВ=+М_FмВ=91,45Нм

M_изгС=57,7Нм

R_∑А=2064,5Н

R_∑С=2876,9Н

Расчет на статическую прочность тихоходного вала.

S_T= S_T𝛔 S_T𝛕 /(S_T𝛔²+ S_T𝛕²)^0,5 ≥ 1,5…2

S_T𝛔= 𝛔_T/𝛔_max

S_T𝛕= 𝛕_T/𝛕_max

𝛔_B­_max=M_{B изг max}/W_{B изг} + F_{a max}/A

M_{B изг max}=K_пик=218,24 Нм

W_{B изг}=0,1·d₂³=4684,825 мм³

F_a=0

𝛔_B­_max=46,6 МПа

𝛔_С­_max=19,8 МПа

M_{С изг max}=126,94 Нм

W_{С изг}=6400 мм³

𝛕_Bmax=T_max·10³/W_кр

T_max=K_пикТ₂=580,8 Нм

W_{B кр}=0,2·d³=11084,825мм³

W_{С кр}=12800 мм³

𝛕_Bmax=52,4 МПа

𝛕_Сmax=45,375 МПа

S_ВT𝛔=7

S_ВT𝛕=4

S_СT𝛔=16

S_СT𝛕=4

Выберем для вала сталь 40Х:

𝛔_T=345 МПа; 𝛔_-1=345 МПа; 𝛔_В=590 МПа;

𝛕_T=195 МПа; 𝛕_-1=170 МПа

S_ВT=4,6 ≥ [S_T]

S_ВT=4 ≥ [S_T]

Условия прочности выполняются.

Расчет вала на усталостную выносливость для сечения В.

S_𝛔= 𝛔_-1/(𝛔_аK_𝛔/(K_d·K_F) + ψ_𝛔·𝛔_m)

ψ_𝛔=0,15; ψ_𝛕=0,08

K_𝛔=1,73; K_𝛕=1,7; K_F=0,91; K_d=0,73

𝛔_a=M_изг/W_изг=21,2 МПа

S_𝛔=4,5 МПа

𝛕_а=Т/(2·W_кр)=12 МПа

S_𝛕= 𝛕_-1/(𝛕_аK_𝛕/(K_d·K_F) + ψ_𝛕·𝛕_m)=6,2

S= S_𝛔 S_𝛕 /(S_𝛔²+ S_𝛕²)^0,5=5,2 > [S]

Расчет быстроходного вала

d≥₃=30,6 мм

Выбираем d=50 мм, d₂=55 мм

d₃=d₂+5=60 мм

d₄=d₃+5=65 мм

Длина выходного конца вала l₁=85 мм

Длина под подшипник и манжетное уплотнение l₂=74 мм

Длина вала под ступицу колеса l₃=61 мм

l₄=53 мм

Нагрузка на концевом участке быстроходного вала от муфты:

F_M=50=535,42 H

a=80 мм; b=67,5 мм; с=67,5 мм

F_t1 = 4013,125 Н

F_r1 = 1460,66 Н

F_a1 = 0

В вертикальной плоскости:

∑М_А(F_K)=F_t1- R_BC(b+с)=0

R_BC=F_t2·с/(b+с)=2006,56H

R_BA=F_t1-R_BC=2006,57H

В горизонтальной плоскости:

∑М_А(F_K)=F_r2с- R_ГC(b+с)=0

R_ГC=F_r1·с/(b+с)=730,33H

R_ГA=F_r1-R_ГC=730,33H

R_∑А==2135,35Н

R_∑С==2135,35Н

∑М_А(F_K)=F_М(a+b+c)- R_FмC(b+с)=0

R_FмC=F_М·(a+b+c)/(b+с)=852,71 H

R_FмA=-F_M+R_FмC=317,29 H

M_изгВ=+М_FмВ=165,55 Нм

M_изгС=42,83 Нм

R_∑А=2452,64 Н

R_∑С=2988,06 Н

Расчет на статическую прочность быстроходного вала.

S_T= S_T𝛔 S_T𝛕 /(S_T𝛔²+ S_T𝛕²)^0,5 ≥ 1,5…2

S_T𝛔= 𝛔_T/𝛔_max

S_T𝛕= 𝛕_T/𝛕_max

𝛔_B­_max=M_{B изг max}/W_{B изг}

M_{B изг max}=K_пик=231,77 Нм

W_{B изг}=0,1·d₂³=0,0000216 м³

F_a=0

𝛔_B­_max=10,73 МПа

𝛔_С­_max=3,61 МПа

M_{С изг max}=59,96 Нм

W_{С изг}=0,0000166 м³

𝛕_Bmax=T_max·10³/W_кр

T_max=K_пикТ₁=160,54 Нм

W_{B кр}=0,2·d³=0,0000432 м³

W_{С кр}=0,0000333 м³

𝛕_Bmax=3,72 МПа

𝛕_Сmax=4,82 МПа

S_ВT𝛔=32,09

S_ВT𝛕=52,42

S_СT𝛔=95,57

S_СT𝛕=40,46

Выберем для вала сталь 40Х:

𝛔_T=345 МПа; 𝛔_-1=345 МПа; 𝛔_В=590 МПа;

𝛕_T=195 МПа; 𝛕_-1=170 МПа

S_ВT=27,37 ≥ [S_T]

S_ВT=37,26 ≥ [S_T]

Условия прочности выполняются.

Расчет быстроходного вала на усталостную выносливость для сечения В.

S_𝛔= 𝛔_-1/(𝛔_аK_𝛔/(K_d·K_F) + ψ_𝛔·𝛔_m)

ψ_𝛔=0,15; ψ_𝛕=0,08

K_𝛔=1,55; K_𝛕=1,7; K_F=0,95; K_d=0,7

𝛔_a=M_изг/W_изг=10,73 МПа

S_𝛔=13,79 МПа

𝛕_а=Т/(2·W_кр)=1,86 МПа

S_𝛕= 𝛕_-1/(𝛕_аK_𝛕/(K_d·K_F) + ψ_𝛕·𝛕_m)=34,67

S= S_𝛔 S_𝛕 /(S_𝛔²+ S_𝛕²)^0,5=12,81 > [S]