12. Проверочный расчёт валов.
Эскизный чертёж валов
Примем, что нормальные напряжения от изгиба изменяются по симметричному циклу, а касательные от кручения – по пульсирующему.
Расчёт для опасных сечений каждого из валов.
Входной вал:
Материал вала сталь 45, термическая обработка – улучшение.
По табл. 3.3 [2] при диаметре заготовки до
90 мм среднее значение
Предел выносливости при симметричном цикле изгиба
Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений
Сечение А – А. Диаметр вала в этом сечении
64 мм. Концентрация напряжений обусловлена
ступенчатым переходом галтельи между
диаметров впадин червяка и диаметром
ступени. [2, табл. 8.2] :
и
;
масштабные факторы
;
[2,
табл. 8.8]: коэффициенты
и
[2,
с. 163 и 166].
Крутящий момент
Суммарный изгибающий момент в сечении А – А
Момент сопротивления кручению
Момент сопротивления изгибу
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений
Амплитуда нормальных напряжений изгиба
;
среднее напряжение
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
.
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения А – А
Сечение Б – Б. Диаметр вала в этом сечении
35 мм. Концентрация напряжений обусловлена
посадкой подшипника с гарантированным
натягом. [3, табл. 8.7] :
и
;
коэффициенты
и
[2,
с. 163 и 166].
Крутящий момент
Изгибающий момент в сечении Б – Б
Осевой момент сопротивления
Амплитуда нормальных напряжений
;
среднее напряжение
Полярный момент сопротивления
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
.
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения Б – Б
Сечение В – В. Диаметр вала в этом сечении
25 мм. Концентрация напряжений обусловлена
наличием шпоночной канавки. [2, табл.
8.5] :
и
;
масштабные факторы
;
[2,
табл. 8.8]: коэффициенты
и
[2,
с. 163 и 166].
Крутящий момент
Суммарный изгибающий момент в сечении В – В
Момент сопротивления кручению
Момент сопротивления изгибу
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений
Амплитуда нормальных напряжений изгиба
;
среднее напряжение
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
.
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения В – В
Выходной вал.
Материал вала сталь 40Х, термическая обработка – улучшение.
По табл. 3.3 [2] при диаметре заготовки до
120 мм среднее значение
Предел выносливости при симметричном цикле изгиба
Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений
Сечение А – А. Диаметр вала в этом
сечении 70 мм. Концентрация напряжений
обусловлена наличием шпоночной канавки.
[2, табл. 8.5] :
и
;
масштабные факторы
;
[2,
табл. 8.8]: коэффициенты
и
[2,
с. 163 и 166].
Крутящий момент
Суммарный изгибающий момент в сечении А – А
Момент сопротивления кручению
Момент сопротивления изгибу
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений
Амплитуда нормальных напряжений изгиба
;
среднее напряжение
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
.
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения А – А
Сечение Б – Б. Диаметр вала в этом
сечении 60 мм. Концентрация напряжений
обусловлена посадкой подшипника с
гарантированным натягом. [3, табл. 8.7] :
и
;
коэффициенты
и
[2,
с. 163 и 166].
Крутящий момент
Изгибающий момент в сечении Б – Б
Осевой момент сопротивления
Амплитуда нормальных напряжений
;
среднее напряжение
Полярный момент сопротивления
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
.
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения Б – Б
.
Сечение В – В. Концентрация напряжений
обусловлена переходом от
к
:
при
и
коэффици
енты
концентрации напряжений
и
[2,
табл. 8.2]. Масштабные факторы
;
[2,
табл. 8.8]: коэффициенты
и
[2,
с. 163 и 166].
Крутящий момент
Изгибающий момент в сечении В – В
Осевой момент сопротивления
Амплитуда нормальных напряжений
;
среднее напряжение
Полярный момент сопротивления
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
.
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения В – В
Сеч
ение
Г – Г. Концентрация напряжений обусловлена
наличием шпоночной канавки [2, табл.8.5]:
и
[2,
табл. 8.5]. Масштабные факторы
;
[2,
табл. 8.8]: коэффициенты
и
[2,
с. 163 и 166].
Изгибающий момент (положим
)
Момент сопротивления кручению
Момент сопротивления изгибу
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений
Амплитуда нормальных напряжений изгиба
;
среднее напряжение
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
.
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения Г – Г
Во всех сечениях
