1.2. Проведення розрахунків на міцність найбільш навантажених деталей пристрою

При проектуванні конструкторської частини дипломного проекту (роботи) слід провести розрахунки найбільш навантажених деталей пристрою на міцність.

1.2.1. Порядок розрахунку валу

1. Викреслюють схему і визначають точки прикладання й напрям діючих на вал сил і реакцій.

2. Проводять попередній розрахунок діаметра за допустимою напругою. Керуючись одержаними розмірами, розроблюють конструкцію валу.

3. Проводять перевірочний розрахунок. Для цього в перерізах визначають запас міцності на межі витривалості.

4. Перевіряють жорсткість валу.

5. Для швидкохідних валів проводять перевірку на критичну кількість обертів.

1. Визначення лінійних розмірів валу і координат точок

прикладання навантаження.

Спочатку приблизно оцінюють середній діаметр валу за допустимими напругами на кручення:

(1.11)

де Р – потужність, Вт;

w – кутова швидкість, рад/с.

Потім при необхідності визначають розміри підшипників кочення. Схему викреслюють для визначення відстані поміж зубчатими колесами і підшипниками, необхідної для розрахунку навантажень на підшипники і попереднього розрахунку валу.

1.2.1.2 Визначення опорних реакцій і побудова епюр згинаючих

і крутних моментів

Складають розрахункову схему де вал розглядають як балку, яка лежить на шарнірних опорах. Відстань поміж опорами, а також поміж деталями, які знаходяться на валу і опорами беруть із попередньо складеної схеми.

Діючі на вал навантаження, розподілені по довжині маточин, зубів зубчатих коліс, підшипників ковзання, замінюють зосередженими силами, прикладеними посередині довжини маточини, зубів зубчатих коліс тощо.

Величина і напрям зусиль і моментів, які діють на вал, визначені при розрахунку передач.

Для визначення опорних реакцій і побудову епюр згинаючих моментів, які спричинені прикладеними до валу силами, що лежать в різних площинах, розкладають за двома взаємоперпендикулярними площинами. Для кожної площини викреслюють розрахункову схему (рис. 1.3).

Визначають реакції в опорах і будують епюри згинаючих моментів в кожній з двох взаємоперпендикулярних площинах.

Сумарну реакцію і моменти знаходять шляхом геометричного складання реакцій і моментів, які діють у взаємоперпендикулярних площинах:

(1.12)

Будують епюру крутних моментів Т.

За характером епюр визначають місця небезпечних перерізів (найбільші значення моментів). Для цих місць розраховують приведені (еквівалентні) моменти:

(1.13)

де α = 1 при R_σ = R_τ = -1; α = 0,86 при R_σ = -1, R_τ ≥0;

R_σ, R_τ – коефіцієнти асиметрії циклу для нормальних дотичних напруг.

1.2.1.3 Визначення діаметра валу

(1.14)

де М_пр – приведений момент, Нм;

[σ_-1] – допустима напруга на згин, Мпа; в попередніх розрахунках вибирають з табл. 1.4

Таблиця 1.4

Значення допустимих напруг на згин для попередніх розрахунків

Матеріал		Допустимі напруги на згин, МПа
Назва	Межа міцності	[σ-1]
Вуглецева сталь	400	40,0
	500	50,0
	600	55,0
	700	65,0
Легована сталь	800	75,0
	1000	90,0
Сталеве литво	400	30,0
	500	40,0

Рис. 1.3. До визначення опорних реакцій і побудови епюр згинаючих і крутних моментів

Одержаний діаметр в міліметрах округлюють до найближчого значення по ГОСТу: 16, 18, 20, 22, 25, 26, 28, 30, 32, 34, 35, 36, 38, 40, 42, 44, 45, 46, 48, 50, 52, 55, 56, 58, 60, 62, 65, 68, 70, 72, 75, 78, 80.

1.2.1.4 Перевірочний розрахунок валу

Розрахунок проводиться, коли відома конструкція і розміри валу, розміщення і види концентраторів напруги і полягає в визначенні коефіцієнта запасу міцності в небезпечних розрізах валу і порівнянні його з допустимим (мінімальним) [S].

(1.15)

де S_σ – коефіцієнт запасу міцності по згину (при відсутності кручення).

S_τ – коефіцієнт запасу міцності по крученню (при відсутності згину)

(1.16)

, (1.17)

Таблиця 1.5