1. Определение крутящего момента

Задаваемая мощность передаётся крутящим моментом, показанным на схеме вала (рис. 6.2) как М. Этот момент через вал передаётся на шкив , который является ведомым шкивом. Для реальных валов могут быть несколько ведомых шкивов.

Момент М связан с мощностью известной формулой , пользуясь которой определим значение крутящего момента М, возникающего на валу:

кН∙м. (6.6)

2. Составление расчётной схемы вала

Расчётная схема вала  это изображение вала продольной осью, на которой показана действующая на ось вала нагрузка. Расчётную схему вала изображаем строго под заданной схемой (рис. 6.2, б).

В нашем случае внешнюю нагрузку составляют момент М и сила Р, приложенная к шкиву . При составлении расчётной схемы силу Р нужно перенести в центр тяжести сечения вала. Используем правило переноса сил из одной точки плоскости в другую: при переносе силы ставим в новой точке силу и момент, равный произведению силы на расстояние переноса. Поэтому в центре тяжести сечения вала ставим силу Р и момент, равный произведению силы на расстояние переноса, который являются для вала крутящим моментом :

. (6.7)

На расчётной схеме вала (рис. 6.2, б) показаны заданный момент М и в сечении, где находится шкив , крутящий момент и сила Р. Схема хорошо демонстрирует, что вал подвергается изгибу с кручением.

а
б
в
г

Рис. 6.2

	Вертикальная плоскость
а Схема балки б Эпюра изгибающих моментов

Рис. 6.3

3. Построение эпюры крутящего момента

Эпюру крутящего момента изобразим под расчётной схемой вала. На схеме вала имеем лишь два момента: и М.

Составим уравнение равновесия

∑ М_z = 0: - М = 0.

Получаем = М = 2,1 кН м, и тогда для (6.7) = 2,1кН м.

Отсюда следует, что при наличии лишь одного ведомого шкива крутящий момент на расстоянии между шкивом и сечением с моментом М будет постоянный, поэтому на эпюре крутящего момента (рис. 6.2, в), построенной на базисной линии, параллельной оси z, имеем прямоугольник высотой = 2,1кН м

4. Вычисление силы p.

Используя значение крутящего момента = 2,1кН м и его выражение по (6.7), вычислим величину силы Р (её называют окружное усилие):

кН.

5. Построение эпюры изгибающего момента

Вал от сил Р изгибается (рис. 6.2, б) только в вертикальной плоскости yz, поэтому необходимо найти действующий в этой плоскости изгибающий момент М_х, который и будет являться суммарным изгибающим моментом М_изг для условия прочности (6.4).

Для построения эпюры изгибающих моментов в вертикальной плоскости (рис. 6.3) определим реакции и из уравнений равновесия ∑М_А = 0 и ∑ М_В = 0, которые принимают вид:

Из этих уравнений получаем

0,545 P =0,545 10,5 = 5,727 кН;

кН.

Используя уравнение равновесия , проверим правильность найденных реакций:

= 0, 0 .

Для построения эпюры моментов , вычислим изгибающие моменты в характерных сечениях А, В и С. Моменты и в сечениях А и В равны нулю. Момент в сечении С равен (см. рис. 6.3)

0,545 Pl= кН∙м.

Эпюра моментов изображена на рис. 6.2, г и рис. 6.3.