2.5 Поліпшений розрахунок ведучого валу

Мета розрахунку - визначити коефіцієнти запасу міцності в небезпечних станах валу і порівняти їх з допустимими.

За [1, табл. 3.2, стор.50] залежно від марки сталі, термічної обробки

знаходимо .

Межа витривалості при симетричному циклі навантаження .

Межа витривалості при симетричному циклі дотичної напруження:

Так як нормальні напруження змінюються за симетричним циклом напруження, то амплітуда ста дорівнює розрахунковому напруженню при вигині

Перевіряємо стан валу під шестернею, який є небезпечним тому, шо під шестернею діє максимальний згинаючий момент. Нормальні напруги змінюються за симетричним циклом, при якому амплітуда напруг

дорівнює розрахунковим напругам згину :

(2.14)

де ;

Для знаходження максимального моменту будуємо епюри згинаючих

моментів в вертикальній та горизонтальній площинах.

Вертикальна площина:

Рисунок 4 - Епюри вигинаючих моментів у вертикальній площині

Горизонтальна площіна:

Рисунок 4 – Епюри вигинаючи моментів у горизонтальній площині

Визначаємо коефіцієнт концентрації нормальних і дотичних напруг

(2.16)

(2.17)

де і - ефективні коефіцієнти концентрації напруг. =2,45; =2,0;

- коефіцієнт впливу абсолютних розмірів поперечного перерізу.

= 0,85;

- коефіцієнт впливу шорсткості.

- коефіцієнт впливу поверхневого зміцнення. = 2,4

Визначаємо межі міцності в розрахунковому стані валу

, (2.17)

(2.18)

Визначаємо коефіцієнти запасу міцності по нормальним і дотичним напругам.

Визначаємо загальний коефіцієнт запасу міцності в небезпечному стані

(2.19)

Як показала практика проектування валів одноступінчатих редукторів на чисте крутіння, перевірочні розрахунки дають задовільні результати.

2.7 Вибір посадок основних деталей

2.7.1 Вибір посадок підшипників

Спочатку оберемо поле допуску валу для встановлення внутрішнього кільця підшипника. Внутрішнє кільце підшипника обертається разом з валом відносно діючого радіального навантаження, отже має циркуляційне навантаження. Відношення еквівалентного динамічного навантаження до динамічної вантажопідйомності.

. Обираємо поле допуску валу .

Зовнішнє кільце підшипника нерухоме відносно радіального навантаження і піддається місцевому навантаженню. Обираємо поле допуску отвору - Н7.

2.7.2 Шпоночні з'єднання

Шпоночне з'єднання важке у виготовленні. При передачі обертального моменту воно характеризується значними місцевими деформаціями валу і маточини колеса в районі шпоночного паза, що призводить до нерівномірного розподілення тиску по поверхні контакту посадочних поверхонь вала і маточини, а також на робочих гранях шпонки і шпоночних пазів, що, в свою чергу, знижує втомну міцність валу.

При передачі обертального моменту шпоночним з'єднанням застосування посадок колеса на вал з зазором недопустиме. Якщо в з'єднанні є зазор, то при обертанні валу відбувається обкапування з ковзанням поверхонь валу і отвору колеса, що призводить до їх зносу. Тому на посадочних поверхнях валу і отвору колеса при передачі моменту шпонкою треба створювати натяг, гарантуючий нерозкриття стику.

При передачі моменту шпоночним з'єднанням для циліндричних косозубих можна приймати таку посадку: