12. Уточнюючий розрахунок валів

Уточнюючий розрахунок валів полягає у визначенні коефіцієнтів запасу міцності в небезпечних перерізів валу і порівняти їх із допустимими значеннями запасу міцності: . Тобто, згідно розрахунків повинна виконуватись умова: .

Ведучий вал зубчатого редуктора.

Матеріал валу – сталь 45, поліпшена (прийнятий в 3-му пункті курсового проекту). В залежності від діаметра виступів зубчатого колеса: мм з (табл.3.3, стор.34) обираємо середнє значення границі міцності матеріалу: МПа.

Визначаємо границі витривалості при симетричному циклі згину:

МПа

Визначаємо границі витривалості при симетричному циклі кручення:

МПа

Розраховуємо коефіцієнт запасу міцності на ведучому валу на кінці валу. Концентрацію напружень викликає наявність шпонкової канавки. Розміри перерізу валу приймають згідно діаметра: мм за (табл.8.9, стор.169): мм, мм.

Визначаємо коефіцієнт запасу міцності в небезпечному перерізі, який буде рівним коефіцієнту запасу міцності за дотичними напруженнями:

де – границя витривалості при симетричному циклі при крученні;

– коефіцієнт концентрації дотичних напружень, який приймають для валів з шпонковою канавкою (обирають за табл.8.5, стор.165): ;

– значення, масштабний фактор для дотичних напружень (обирають за табл.8.8, стор.166): ;

– значення, яке приймають умовно (приймають за стор.166): ( );

та – значення, амплітуди та середнього напруження віднульового циклу.

Розраховуємо амплітуду та середнє напруження від нульового циклу:

де – крутний момент ведучого валу зубчатого редуктора;

– момент опору при крученні;

Визначаємо момент опору при крученні:

де – діаметр ведучого валу зубчатого редуктора;

та – розміри шпонкового пазу (обирали за попереднім пунктом).

Отже, момент опору при крученні становитиме:

мм³

Отже, амплітуда і середнє напруження від нульового циклу становить:

МПа

Отже, коефіцієнт запасу міцності в небезпечному перерізі становитиме:

Умова виконана.

Ведений вал зубчатого редуктора.

Матеріал валу – сталь 45, поліпшена (прийнятий в 3-му пункті курсового проекту). В залежності від діаметра виступів зубчатого колеса: мм з (табл.3.3, стор.34) обираємо середнє значення границі міцності матеріалу: МПа.

Визначаємо границі витривалості при симетричному циклі згину:

МПа

Визначаємо границі витривалості при симетричному циклі кручення:

МПа

За розрахунковими значеннями згинальних моментів в горизонтальній та вертикальній площинах (розрахованих та прийнятих з дев'ятого пункту курсового проекту), визначаємо сумарний згинальний момент:

Н·мм.

Розраховуємо коефіцієнт запасу міцності на вихідному валу в місці де розміщується колесо зубчате. Концентрацію напружень викликає наявність шпонкової канавки. Розміри перерізу валу приймають згідно діаметра: мм за (табл.8.9, стор.169): мм, мм.

Визначаємо коефіцієнт запасу міцності в небезпечних перерізах:

де – коефіцієнт запасу міцності за нормальними напруженнями;

– коефіцієнт запасу міцності за дотичними напруженнями

Визначаємо коефіцієнт запасу міцності за нормальними напруженнями:

де – границя витривалості при симетричному циклі при згині;

– коефіцієнт концентрації нормальних напружень, який приймають для валів з шпонковою канавкою (обирають за табл.8.5, стор.165): ;

– значення, масштабний фактор для нормальних напружень (обирають за табл.8.8, стор.166): ;

– значення, яке приймають умовно (за стор.166): ( );

– значення, амплітуди циклу нормальних напружень, яке рівне найбільшому напруженню при згині;

– значення, середнього напруження циклу нормальних напружень (якщо вісеве навантаження на валу відсутнє або значення не велике, то приймають умовно, що ).

Визначаємо коефіцієнт запасу міцності за дотичними напруженнями:

де – границя витривалості при симетричному циклі при крученні;

– коефіцієнт концентрації дотичних напружень, який приймають для валів з шпонковою канавкою (обирають за табл.8.5, стор.165): ;

– значення, масштабний фактор для дотичних напружень (обирають за табл.8.8, стор.166): ;

– значення, яке приймають умовно (приймають за стор.166): ( );

та – значення, амплітуди та середнього напруження віднульового циклу.

Визначаємо амплітуду та середнє напруження циклу дотичних та нормальних напружень:

де – крутний момент веденого валу зубчатого редуктора;

– момент опору при крученні;

– момент опору при згині;

Визначаємо момент опору при крученні та при згині:

де – діаметр валу під колесо зубчате, веденого валу зубчатого редуктора;

та – розміри шпонкового пазу (обирали за попереднім пунктом).

Отже, момент опору при крученні та при згині становитиме:

мм³

мм³

Отже, амплітуда і середнє напруження циклу дотичних і нормальних напружень становитиме:

МПа,

МПа, середнє напруження приймаємо:

Отже, коефіцієнт запасу міцності по нормальним і дотичним напруженням становить:

Отже, коефіцієнт запасу міцності в небезпечних перерізах становитиме:

Умова виконана.