14.2Расчёт 2-го вала

Крутящий момент на валу T_кр. = 332390,843 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.

3 - е с е ч е н и е.

Диаметр вала в данном сечении D = 63 мм. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки. Ширина шпоночной канавки b = 18 мм, глубина шпоночной канавки t₁ = 7 мм.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

S_ = (14.20)

- амплитуда цикла нормальных напряжений:

_v = 17,561 МПа, (14.21)

здесь

W_нетто = (14.22)

W_нетто = = 21412,307 мм³,

где b=18 мм - ширина шпоночного паза; t₁=7 мм - глубина шпоночного паза;

- среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

_m = 0,076 МПа, (14.23)

здесь: F_a = 235,643 МПа - продольная сила,

- _ = 0,2 - см. стр. 164[1];

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

- k_ = 1,8 - находим по таблице 8.5[1];

- _ = 0,82 - находим по таблице 8.8[1];

Тогда:

S_ = 8,436.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

S_ = где: (14.24)

- амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

_v = _m = (14.25)

_v = _m = = 3,616 МПа,

здесь

W_{к нетто} = (14.26)

W_{к нетто} = 45960,614 мм³,

где b=18 мм - ширина шпоночного паза; t₁=7 мм - глубина шпоночного паза;

- _t = 0.1 - см. стр. 166[1];

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

- k_ = 1,7 - находим по таблице 8.5[1];

- _ = 0,7 - находим по таблице 8.8[1];

Тогда:

S_ = 20,662.

Результирующий коэффициент запаса прочности:

S = = = 7,81 (14.27)

Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2,5.

Проверим вал на статическую прочность.

Проверку будем проводить по допустимым напряжениям. Коэффициент перегрузки Кп = 1,8. Проверка по допустимым напряжениям на статическую прочность проводится по формуле 11.2[2]:

_экв.max = K_п · _экв. = К_п ·  [_ст.] , где: (14.28)

176 МПа, здесь т = 440 МПа; [S]=2.5 - минимально допустимый коэффициент запаса прочности.

Тогда:

_экв.max = 1,8 · = 33,56 МПа  [_ст.]

Таким образом сечение полностью проходит по прочности.

14.3Расчёт 3-го вала

Крутящий момент на валу T_кр. = 1139002,63 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.

3 - е с е ч е н и е.

Диаметр вала в данном сечении D = 90 мм. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки. Ширина шпоночной канавки b = 25 мм, глубина шпоночной канавки t₁ = 9 мм.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

S_ = (14.29)

- амплитуда цикла нормальных напряжений:

_v = 11,048 МПа, (14.30)

здесь

W_нетто = (14.31)

W_нетто = = 63368,158 мм³,

где b=25 мм - ширина шпоночного паза; t₁=9 мм - глубина шпоночного паза;

- среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

_m = 0 МПа, (14.32)

здесь: F_a = 0 МПа - продольная сила,

- _ = 0,2 - см. стр. 164[1];

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

- k_ = 1,8 - находим по таблице 8.5[1];

- _ = 0,76 - находим по таблице 8.8[1];

Тогда:

S_ = 12,433.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

S_ = где: (14.33)

- амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

_v = _m = (14.34)

_v = _m = = 4,22 МПа,

здесь

W_{к нетто} = (14.35)

W_{к нетто} = 134937,565 мм³,

где b=25 мм - ширина шпоночного паза; t₁=9 мм - глубина шпоночного паза;

- _t = 0.1 - см. стр. 166[1];

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

- k_ = 1,7 - находим по таблице 8.5[1];

- _ = 0,65 - находим по таблице 8.8[1];

Тогда:

S_ = 16,485.

Результирующий коэффициент запаса прочности:

S = = = 9,926 (14.36)

Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2,5.

Проверим вал на статическую прочность.

Проверку будем проводить по допустимым напряжениям. Коэффициент перегрузки Кп = 1,8. Проверка по допустимым напряжениям на статическую прочность проводится по формуле 11.2[2]:

_экв.max = K_п · _экв. = К_п ·  [_ст.] , где: (14.37)

176 МПа, здесь т = 440 МПа; [S]=2.5 - минимально допустимый коэффициент запаса прочности.

Тогда:

_экв.max = 1,8 · = 23,845 МПа  [_ст.]

Таким образом сечение полностью проходит по прочности.

4 - е с е ч е н и е.

Диаметр вала в данном сечении D = 80 мм. Концентрация напряжений обусловлена посадкой подшипника с гарантированным натягом (см. табл. 8.7[1]).

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

S_ = (14.38)

- амплитуда цикла нормальных напряжений:

_v = 19,932 МПа, (14.39)

здесь

W_нетто = 50265,482 мм³ (14.40)

- среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

_m = 0 МПа, (14.41)

здесь: F_a = 0 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_ = 5,262.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

S_ = где: (14.42)

- амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

_v = _m = (14.43)

_v = _m = = 5,665 МПа,

здесь

W_{к нетто} = 100530,965 мм³ (14.44)

- _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_ = 14,489.

Результирующий коэффициент запаса прочности:

S = = = 4,946 (14.45)

Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2,5.

Проверим вал на статическую прочность.

Проверку будем проводить по допустимым напряжениям. Коэффициент перегрузки Кп = 1,8. Проверка по допустимым напряжениям на статическую прочность проводится по формуле 11.2[2]:

_экв.max = K_п · _экв. = К_п ·  [_ст.] , где: (14.46)

176 МПа, здесь т = 440 МПа; [S]=2.5 - минимально допустимый коэффициент запаса прочности.

Тогда:

_экв.max = 1,8 · = 39,989 МПа  [_ст.]

Таким образом сечение полностью проходит по прочности.