4.13.5. Визначаємо розрахункові діаметрі вала
Так як небезпечний переріз ослаблений шпонковим пазом, допустиме напруження примаємо на 35% меншим, ніж табличне значення.
Приймаємо
,
тоді
Оскільки розрахований діаметр більший, ніж прийнятий в попередньому розрахунку, остаточно приймаємо
4.13.6.Перевірний розрахунок вала на статичну міцність.
У відповідності з епюрами згинальних і крутних моментів:
;
;
Еквівалентне напруження
Допустиме еквівалентне напруження:
Згідно умовою статичної міцності при коефіцієнті перевантаження
Статична міцність вала забезпечена.
4.13.7.Конструювання вала.
За
рекомендацією [1,2,3]
приймаємо остаточну конструкцію вала.
На кінцях вала робимо шпонковий пази,
для призматичних шпонок, для з’єднання
валу з механізмом та муфтою, розміри
шпонкового паза
(
),
відхилення на консольний кінець k6.
З’єднання
маточини колеса з валом діаметра
здійснюємться за посадкою
,
шпонковий паз робимо під призматичну
шпонку як і на консольному кінці
(
)
Установлюємо
величини радіусів галтелей:
при переході від діаметра
до діаметра
,
галтелью
при переході від
до
і
при переході від діаметра
до діаметра
.
Шорсткість поверхонь діаметром , , для посадок підшипників кочення приймаємо , а для посадки маточини шківа приймаємо
4.13.8.Перевірний розрахунок вала на втомну міцність.
Переріз А-А
Небезпечним перерізом є переріз А-А при переході від діаметра кінця валу, до шипа під підшипник. Цей переріз ослаблений галтелью , та перехідною посадкою . В перерізі А-А діють також значні згинальні та крутні моменти.
4.13.8.1. Визначення моментів згину і напруження в небезпечному перерізі:
Вертикальна площина ZOY:
Крутний момент
Напруження згину:
Амплітуда і середнє значення напружень при згині
Напруження кручення
Амплітуда і середнє значення напружень при кручені:
4.13.8.2. Визначаємо границі витривалості на згин і кручення при змінному режимі навантаження:
Визначаємо еквівалентне число циклів навантажень
Визначаємо коефіцієнт довговічності
Визначаємо
границю витривалості при згині і крученні
з урахуванням зміни режиму навантаження:
4.13.8.3.Визначення запасу міцності на втому в перерізі А-А
Концентрація напружень в цьому перерізі обумовлена галтеллю і перехідною посадкою маточини колеса на вал.
Визначаємо ефективні коефіцієнти концентрації напружень при згині і крученні, обумовлені галтельним переходом від діаметру до
;
і знаходимо (інтерполюванням) ефективні
коефіцієнти концентрації напружень в
галтелі при згині і крученні
;
Масштабні
коефіцієнти при згині і кручені і
крученні для вала із вуглецевої сталі
діаметром
;
.
Коефіцієнти стану поверхні при шорсткості
Тоді
Визначаємо
ефективні коефіцієнти концентрації
напружень при згині і крученні, обумовлені
маточиною колеса, насадженою на вал з
посадкою
;
При подальших розрахунках враховуємо ті концентратори, для яких , мають найбільше значення.
4.13.8.4.Визначимо коефіцієнт запасу міцності за нормальними напруженнями
Визначаємо коефіцієнт запасу міцності за дотичними напруженнями
4.13.8.5. Визначаємо загальний коефіцінт запасу міцності в перерізі А-А
Опір втомі в перерізі вала А-А забезпечується.
Переріз Б-Б
Небезпечним перерізом є переріз Б-Б під шківом. Цей переріз ослаблений шпонковим пазом та посадкою з натягом . В перерізі Б-Б діють також значні згинальні та крутні моменти.
4.13.8.1. Визначення моментів згину і напруження в небезпечному перерізі:
Вертикальна площина ZOY:
Крутний момент
Напруження згину:
Амплітуда і середнє значення напружень при згині
(1.18)
Напруження кручення
Амплітуда і середнє значення напружень при кручені:
4.13.8.2. Визначаємо границі витривалості на згин і кручення при змінному режимі навантаження:
Визначаємо еквівалентне число циклів навантажень
Визначаємо коефіцієнт довговічності
Визначаємо
границю витривалості при згині і крученні
з урахуванням зміни режиму навантаження:
4.13.8.3.Визначення запасу міцності на втому в перерізі А-А
Концентрація напружень в цьому перерізі обумовлена щпонковим пазом і посадкою з натягом маточини колеса на вал.
Визначаємо ефективні коефіцієнти концентрації напружень при згині і крученні, обумовлені шпонковим пазом.
Знаходимо
(інтерполюванням) ефективні коефіцієнти
концентрації напружень в шпонковому
пазу при згині і крученні
;
Масштабні
коефіцієнти при згині і кручені і
крученні для вала із вуглецевої сталі
діаметром
;
.
Коефіцієнти стану поверхні при шорсткості
Тоді
Визначаємо
ефективні коефіцієнти концентрації
напружень при згині і крученні, обумовлені
маточиною шківа, насадженою на вал з
посадкою
;
При подальших розрахунках враховуємо ті концентратори, для яких , мають найбільше значення.
4.13.8.4.Визначимо коефіцієнт запасу міцності за нормальними напруженнями
Визначаємо коефіцієнт запасу міцності за дотичними напруженнями
4.13.8.5. Визначаємо загальний коефіцінт запасу міцності в перерізі А-А
Опір втомі в перерізі вала Б-Б забезпечується.