13Уточненный расчёт валов

13.1Расчёт 1-го вала

Крутящий момент на валу T_кр. = 95224,402 H·мм.

Для данного вала выбран материал: сталь 35Х. Для этого материала:

- предел прочности _b = 1020 МПа;

- предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба

_-1 = 0,35 · _b + 100 = 0,35 · 1020 + 100 = 457 МПа;

- предел выносливости стали при симметричном цикле кручения

_-1 = 0,58 · _-1 = 0,58 · 457 = 265,06 МПа.

2 - е с е ч е н и е.

Диаметр вала в данном сечении D = 40 мм. Концентрация напряжений обусловлена посадкой подшипника с гарантированным натягом (см. табл. 8.7[1]).

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

S_ = (13.1)

- амплитуда цикла нормальных напряжений:

_v = 46,59 МПа, (13.2)

здесь

W_нетто = 6283,185 мм³ (13.3)

- среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

_m = 0,263 МПа, (13.4)

здесь: F_a = 330,473 МПа - продольная сила,

- _ = 0,27 - см. стр. 164[1];

-  = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1];

- _ = 3,4 - находим по таблице 8.7[1];

Тогда:

S_ = 2,797.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

S_ = где: (13.5)

- амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

_v = _m = (13.6)

_v = _m = = 3,789 МПа,

здесь

W_{к нетто} = 12566,371 мм³ (13.7)

- _t = 0.1 - см. стр. 166[1];

-  = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1].

- = 2,38 - находим по таблице 8.7[1];

Тогда:

S_ = 27,395.

Результирующий коэффициент запаса прочности:

S = = = 2,783 (13.8)

Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2,5. Сечение проходит по прочности.

13.2Расчёт 2-го вала

Крутящий момент на валу T_кр. = 454845,117 H·мм.

Для данного вала выбран материал: сталь 45. Для этого материала:

- предел прочности _b = 780 МПа;

- предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба

_-1 = 0,43 · _b = 0,43 · 780 = 335,4 МПа;

- предел выносливости стали при симметричном цикле кручения

_-1 = 0,58 · _-1 = 0,58 · 335,4 = 194,532 МПа.

2 - е с е ч е н и е.

Диаметр вала в данном сечении D = 60 мм. Концентрация напряжений обусловлена посадкой подшипника с гарантированным натягом (см. табл. 8.7[1]).

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

S_ = (13.9)

- амплитуда цикла нормальных напряжений:

_v = 21,121 МПа, (13.10)

здесь

W_нетто = 21205,75 мм³ (13.11)

- среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

_m = 0,584 МПа, (13.12)

здесь: F_a = 1652,355 МПа - продольная сила,

- _ = 0,2 - см. стр. 164[1];

-  = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1];

- _ = 3,102 - находим по таблице 8.7[1];

Тогда:

S_ = 4,957.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

S_ = где: (13.13)

- амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

_v = _m = (13.14)

_v = _m = = 5,362 МПа,

здесь

W_{к нетто} = 42411,501 мм³ (13.15)

- _t = 0.1 - см. стр. 166[1];

-  = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1].

- = 2,202 - находим по таблице 8.7[1];

Тогда:

S_ = 15,307.

Результирующий коэффициент запаса прочности:

S = = = 4,716 (13.16)

Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2,5. Сечение проходит по прочности.