5 Проверочный расчет валов
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Из первой компоновки:
схема вала привода (рисунок 5.1);
расстояние между опорами , мм;
длина консольного участка , мм;
координаты пункта приложения сил , мм;
размеры
зубчатых колес
,
мм;
силы
в зацеплении колес
,
,
,
Н;
внешняя нагрузка на вал , , Н, град;
крутящий момент на валу , Н·м;
реверсивность передачи;
материал вала (назначает конструктор) (таблица 5.1).
Рисунок 5.1 – Схема вала 4 привода
1 РЕКОМЕНДУЕМАЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАСЧЕТА
1. Определить пункты приложения, направления и величины сил, нагружающих вал в плоскости XOZ и YOZ (рисунок 5.2 а, в).
2. Вычислить реакции
и
,
Н в опорах А и В в плоскости XOZ
(рисунок 5.2 а).
3. Вычислить реакции
и
,
Н в опорах А и В в плоскости YOZ
(рисунок 5.2 в).
4. Определить полные
поперечные реакции
и
в опорах по формулам
и
.
5. Определить
изгибающие моменты в характерных точках
вала с построением эпюры изгибающих
моментов
Н·м, в плоскости XOZ (рисунок
5.2 б).
6. Определить
изгибающие моменты в характерных точках
вала с построением эпюры изгибающих
моментов
Н·м, в плоскости YOZ (рисунок
5.2 г).
7. Вычислить
суммарные изгибающие моменты
в характерных участках вала
Н·м, с построением эпюры изгибающих
моментов
(рисунок 5.2 д).
8. Представить эпюру крутящих моментов , Н·м, передаваемых валом (рисунок 5.2 е).
9. Вычислить
эквивалентные изгибающие моменты
,
Н·м, в характерных точках вала
,
с представлением их эпюры (рисунок 5.2
ж),
где
- в случае реверсивной передачи;
- в случае
нереверсивной передачи
10. Определить
расчетные диаметры вала (с соответствии
с первой теорией прочности) в характерных
точках
,
мм и представляют полученные результаты
в виде эпюры (рисунок 5.2 з).
Здесь
,
где
- коэффициент запаса прочности (
).
Рисунок 5.2 – Результаты проверочного расчета
Таблица 5.1 – Механические характеристики некоторых сталей
Марка стали |
Термо-обработка |
|
|
|
|
|
|
|
Твердость в состоянии |
||
МПа |
поставки
|
после термообработки |
|||||||||
серцев.
|
поверх.
|
||||||||||
Ст0 Ст3 Ст4 Ст5 Ст6 Ст7 |
|
300...540 360...490 420...550 470...640 570...740 670...840 |
>175 >215 >255 >265 >305 >345 |
100...110 120...150 140...165 150...180 165...200 180...220 |
170 180 240 280 320 |
300 330 420 480 530 |
100 110 130 150 190 |
200 220 280 320 380 |
120 140 160 180 200 |
|
|
20 |
Н У |
>410 520...640 |
>245 >355 |
140...160 |
200 |
360 |
120 |
240 |
156 |
156 |
|
25 |
Н У |
>450 520...650 |
>275 >320 |
155...185 |
200 |
370 |
130 |
250 |
170 |
170 |
|
30 |
Н У |
>490 550...700 |
>295 >350 |
165...200 |
240 |
390 |
140 |
280 |
179 |
179 |
|
35 |
Н У |
>530 600...750 |
>315 >380 |
175...210 |
250 |
420 |
150 |
300 |
187 |
187 228...269 |
|
40 |
Н У |
>570 630...780 |
>335 >400 |
190...220 |
260 |
440 |
160 |
320 |
217 |
217 192...228 |
42...50 |
45 |
Н У |
>600 650...800 |
>355 >430 |
200...240 |
280 |
480 |
170 |
340 |
241 |
170...220 241...285 |
42...50 |
50 |
Н У |
>630 700...850 |
>370 >460 |
200...240 |
280 |
480 |
170 |
340 |
241 |
170...220 241...285 |
44...50 |
55 |
Н У |
>650 750...900 |
>380 >490 |
210...250 |
300 |
500 |
200 |
400 |
255 |
180...230 228...280 |
|
60 |
Н У |
>690 800...950 |
>400 >520 |
220...260 |
300 |
500 |
200 |
400 |
255 |
255 |
|
40Х, 40ХН 45Х 50Х 45ХН 35ХМ 40ХНМА 35ХГСА |
З З З З З З З |
>980 >1030 >1080 >1030 >930 >1080 1620 |
>785 >835 >885 >835 >835 >930 1375 |
270...370 300...400 330...430 300...400 280...330 280...330 280...330 |
600 610 620 450 500 500 500 |
800 800 800 660 700 700 700 |
320 280 330 240 260 260 260 |
650 660 680 500 550 550 550 |
217 229 229 207 241 241 241 |
240...280 230...280 240...290 230...300 270...300 270...300 270...300 |
44...52 44...52 46...52 48...54 45...53
46...53 |
20Х 20ХН3А 20Х2Н4А 18Х2Н4ВА 20ХН2М 20ХГНМ 25ХГНМТ 15ХГН2ТА 18ХГТ 25ХГТ 20ХГР 20ХГНР |
Ц+З |
>780 >930 >1270 >1130 >880 >1180 >1180 >930 >980 >1270 >980 >1270 |
>640 >730 >1080 >830 >690 >930 >1080 >735 >885 >980 >785 >1080 |
|
|
|
|
|
|
28...40 28...42
37...42 37...42 26...42
|
56...63 56...63 58...63 56...63 58...63 60...64 60...63 58...63 56...62 58...63 56...62 56...62 |
20Л 30Л 40Л |
|
410 470 520 |
210 250 290 |
70...90 85...105 95...125 |
130 150 180 |
200 260 320 |
90 100 120 |
140 160 200 |
|
270...300 |
|
Окончание таблицы 5.1
50Л |
|
570 |
335 |
120...155 |
230 |
400 |
150 |
260 |
|
270...300 |
|
35ХМЛ 35ХНМЛ 40ХЛ |
Н Н Н |
590 680 650 |
390 540 500 |
|
|
|
|
|
|
180 |
|
Примечание. Условное обозначение видов термообработки: Н – нормализация, У – улучшение, З – закалка, Ц – цементация. |
|||||||||||
2 СИЛЫ, НАГРУЖАЮЩИЕ ВАЛЫ ОТ МУФТ
Силы, нагружающие валы механических передач от муфт (без учета их веса), Н
-
для жестких муфт
;
-
для подвижных муфт
,
где
- окружная сила, передаваемая элементами,
которые соединяют полумуфты.
где
- диаметр расположения в муфте элементов,
передающих крутящий момент.
Плоскость приложения и направления силы следует выбирать так, чтобы нагрузка на вал была наибольшей.