11 Уточненный расчет валов

Примем, что нормальные напряжения от изгиба изменяются по симметричному циклу, а касательные от кручения – по отнулевому (пульсирующему).

Уточненный расчет состоит в определении коэффициентов запаса прочности s для опасных сечений и сравнении их с требуемыми (допускаемыми) значениями [s]. Прочность соблюдена при s ³ [s].

Будем производить расчет для предположительно опасных сечений каждого из валов.

Ведущий вал.

Материал вала тот же, что и для шестерни (шестерня выполнена заодно с валом), т.е. сталь 45, термическая обработка — улучшение.

По таблице 3.3 при диаметре заготовки до 90 мм среднее значение s_в=780 МПа.

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба

s_-1= 0,43·s _В; (79)

s_-1=0,43·780=335 МПа.

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений:

τ _-1= 0,58·s _-1; (80)

τ _-1=0,58·335=193 МПа.

Сечение А-А. Это сечение при передаче вращающего момента от электродвигателя через муфту рассчитываем на кручение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.

Коэффициент запаса прочности

(81)

где амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла

(82)

При d_b₁= 20 мм; b=6мм; t₁=3.5мм по табл. 8.5

W_{к
нетто}= ; (83)

Принимаем k_τ=1, 8 (см. табл. 8.5), ε_τ=0,87 (см. табл. 8.8) и ψ=0,1 (см. с. 166).

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

(84)

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения А-А:

s= ; (85)

Ведомый вал:

Материал вала – сталь 45 нормализованная; σ_В = 570 МПа.

Пределы выносливости σ_-1=0,43∙570 = 246 МПа и τ_-1 = 0,58∙246=142 МПа

Сечение А-А. Диаметр вала в этом сечении d=25 мм. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки (см. таблицу 8.5): k_σ=1,59 и k_τ=1,49; масштабные факторы ε_σ=0,88; ε_τ=0,77 (см. табл. 8.8); коэффициенты ψ_σ=0,2 и ψ_τ=0,1 (см. с. 163 и 166).