Практическая работа №8. Расчет валов.

Цель работы: Используя данные практических работ ПКСЭ ЭиНСПР1 МУ, ПКСЭ ЭиНСПР2 МУ, ПКСЭ ЭиНСПР3 МУ, ПКСЭ ЭиНСПР4 МУ, ПКСЭ ЭиНСПР5 МУ, ПКСЭ ЭиНСПР6 МУ и ПКСЭ ЭиНСПР7 МУ определить основные критерии работоспособности валов.

Рас чёт валов.

Основными критериями работоспособности валов являются прочность, жесткость и виброустойчивость.

Проектировочный расчет.

Предварительно диаметры валов для эскизного проекта устанавливается расчетом, базирующимся на простейших зависимостях между диаметром вала, крутящим моментом, условным допускаемым напряжением при кручении или углом закручивания.

Определение диаметра вала (мм). По условному допускаемому напряжению при кручении [т] =12...20 МПа

, (1)

где N — мощность, передаваемая валом, кВт;

— частота вращения, мин^-1.

При переменном режиме работы расчет вала ведется по наиболее тяжелому режиму.

По допускаемому углу закручивания [φ] на 1 м длины вала

, (2)

Для валов коробок передач машин и редукторов следует ориенти­ровочно принимать [ф] = 0,5° на 1 м длины вала, тогда

, (3)

Рассчитанный диаметр для длинных ступенчатых валов ( ) является минимальным, для коротких ( ) – средним.

Полученные диаметры валов округляют до ближайшего значения из стандартного ряда R40 (ГОСТ6636-69): 10; 10,5; 11; 11,5; 12; 13; 14; 15; 16; 17; 18; 19; 20; 21; 22; 24; 25; 26; 28; 30; 32; 34; 36; 38; 40; 42; 45; 48; 50; 52; 55; 60; 63; 65; 70; 75; 80; 85; 90; 95; 100; 105; 110; 120; 125; 130; 140; 150; 160.

Примечание. В случае необходимости допускаются размеры: в интервале от 12 до 26 мм – кратные 0,5; в интервале от 26 до 30 мм – целые числа; в интервале от 50 до 120 – размер 115 и размеры, оканчивающиеся на 2 и 8; в интервале от 120 до 260 – кратные 5.

Пример.

1. Диаметр первого вала:

принимаем d₁=30 мм.

2. Диаметр второго вала:

принимаем d₂= 36 мм.

3. Диаметр третьего вала:

принимаем d₃ =50 мм.

4. Диаметр четвёртого вала:

принимаем d₄= 70 мм.

Здесь определены диаметры выходных концов вала. После этого остальные диаметры вала назначаются по конструкционным соображениям с учётом удобства посадки на вал подшипников качения, зубчатых колёс и т.д. и необходимости фиксации этих деталей на валу в осевом направлении.

Выбор посадочных диаметров.

Диаметры принимают стандартными согласно ГОСТ 6636—69.

Материалы валов.

Валы выполняют из конструкционных сталей 35, 40, 45, нормализованных и улучшенных.

Для высоконагруженных валов, а также исходя из особенностей конструкции (например, вал, выполненный заодно с шестерней), применяют легированные стали 40Х, 40ХН, 50Г, 35ХГС и др. Валы из этих материалов подвергают улучшению, закалке с высоким отпуском или поверхностной закалке с низким отпуском. Механические характеристики материалов валов даны в таблице 1.

Таблица 1

Марка стали	Диаметр заготовки, мм, не менее	Твёрдость НВ, не ниже
			МПа
Ст 5	Любой	190	520	280	150	220	130	0	0
Сталь 45	Любой	200	560	280	150	250	150	0	0
	120	240	800	550	300	350	210	0,1	0
	80	270	900	650	390	380	230	0,1	0,05
Сталь 40Х	Любой	200	730	500	280	320	200	0,1	0,05
	200	240	800	650	390	360	210	0,1	0,05
	120	270	900	750	450	410	240	0,1	0,05
Сталь 40ХН	Любой	240	820	650	390	360	210	0,1	0,05
	200	270	920	750	450	420	250	0,1	0,05
Сталь 20Х	120	197	650	400	240	300	160	0,05	0
Сталь 12ХН3А	120	260	950	700	490	420	210	0,1	0,05
Сталь 18ХГТ	60	330	1150	950	665	520	280	0,15	0,1
Сталь 30ХГТ	Любой	320	1150	950	665	520	310	0,15	0,1