Уточненный расчет валов

Данный расчет выполняется для определения расчетного коэффициента запаса прочности.

Общий коэффициент запаса прочности находится по формуле

где η_σи η_τ - коэффициенты запаса прочности по нормаль­ным и касательным напряжениям.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

где σ_-1 - предел выносливости материала вала;

ε_σ - масштабный фактор для нормальных напряжений (при­нимается по табл. 11 прил. 2)

ε_σ = 0,59 – на промежуточном колесе, ε_σ = 0,576 – на тихоходном колесе;

λ - коэффициент влияния шероховатости поверхности, зави­сящий от вида обработки поверхности вала, λ = 0,95;

κ_σ- эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений, МПа. Для валов из высокопрочных и легированных сталей со шпоночными канавками κ_σ = 2,0.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

где = 0,58σ_-1 - предел выносливости по касательным на­пряжениям;

k_τ - эффективный коэффициент концентрации касательных напряжений, МПа. Для валов из высокопрочных и легированных сталей со шпоночными канавками k_τ = 2,1.

ε_τ - масштабный фактор для касательных напряжений (при­нимается по табл. 16 прил. 2);

ε_τ = 0,59 – на промежуточном колесе, ε_τ = 0,576 – на тихоходном колесе;

ψ_τ - коэффициент, характеризующий соотношение пределов выносливости при симметричном и отнулевом циклах изменения напряжений кручения. Для углеродистой и легированной стали, применяемой для изготовлении валов, можно принимать ψ_τ = 0,1.

Максимальные напряжения в указанных сечениях:

изгиба σmax, МПа,

,

кручения τmax, МПа,

.

Моменты сопротивления нетто (с учетом ослаб­ления сечения вала шпоночными пазами) валов в местах установки зубчатых колес:

осевой Wнeтто, мм3,

;

полярный W_{p нетто}, мм³,

Результаты расчета должны удовлетворять условию

n ≥ n_adm = 2,0 ,

где n_adm = 2,0 - допускаемый коэффициент запаса прочно­сти.

Если это условие не выполняется, необходимо увеличить диа­метр вала в рассчитываемом сечении и повторить расчет.

По результатам проведенного расчета составим сводную таблицу

Место установки	dвала	Mизг	Тк	Wнетто		Wp нетто
ПВ колесо	100	1556190	2699209	82369	18,89	180544	14,95
ТВ колесо	120	2807526	5832113	144676	19,41	314322	18,55

Место установки	κσ	kτ	εσ= ετ	λ	σ-1		ψτ	nσ	nτ	n
ПВ колесо	2	2,1	0,59	0,95	420	244	0,1	6,23	8,47	5,02
ТВ колесо	2	2,1	0,576	0,95	410	238	0,1	5,78	6,51	4,32