3.3. Расчет промежуточного вала
3.3.1. Материалы и термообработка валов
Для изготовления промежуточного вала назначаем сталь 40Х, улучшение. [σв]=900МПа, [στ]=750МПа
3.2.2. Проектный расчет валов
Подставляя крутящий момент Тпр = 153,1 Нм в выражение (3.14) получим
dк
≥(6-7)
= 32,09-37,4 мм.
Назначаем dк = 36 мм.
dбк ≥ 36+3 ּ 1,2 = 39,6 мм.
Назначаем dбк = 40 мм.
dп = 36-3 ּ 2,5 = 28,5мм.
Назначаем dп = 30 мм.
dбп ≥ 30+3 ּ2,5 = 37,5мм.
Назначаем dбп = 38 мм.
3.2.3. Проверочный расчет валов
Рисунок 3.2 Расчетная схема и эпюры моментов
Плоскость YOZ (вертикальная).
Для определения реакции Rb воспользуемся уравнением (3.4)
- Fr2 ּ 43+Fr1 ּ 83+Rb ּ 131 = 0;
Rb
=.
Подставляя радиальные усилия Fr1 = 2,22 кН, Fr2 = 0,71 кН получим
Rb
=
=
-1,17
кН.
Для определения реакции RА воспользуемся уравнением (3.5)
- Fr1 ּ 48+ Fr2 ּ88 -RA ּ 131 = 0;
RA
=
RA
=
= 0,34кН.
Строим эпюру изгибающих моментов Мх (z).
Участок АС:
Мх определяется по формуле (3.7).
Точка А: z =0, Мх = 0.
Точка С: z =43 мм, Мх = 14,62 Нм.
Участок ВД:
Мх =Rb ּ z ,
Точка В: z =0, Мх = 0.
Точка Д: z = 48мм, Мх = -56,16 Нм.
Плоскость XOZ (горизонтальная).
Определяем реакции в опорах .
Реакцию Rb определяем по формуле (3.4)
- Ft2 ּ 43 - Ft1 ּ 83 + Rb ּ 131 = 0;
Rb
=
Подставляя окружные усилия Ft2 = 1,94 кН и Ft1 = 6,124 кН получим
Rb
=
=
4,51 кН.
Реакцию RА определяем по формуле (3.5)
Ft1 ּ 48 + Ft2 ּ 88 - RА ּ 131 = 0;
RА
=
;
RА
=
= 3,55кН.
Строим эпюру изгибающих моментов МY (z).
Участок АС: МY определяется по формуле (3.7)
Точка А: z =0, МY = 0.
Точка С: z = 43мм, МY = 152,65 Нм.
Участок ВД:
МY = Rb ּz
Точка B: z = 0, МY =0
Точка Д: z = 48 мм, МY = 216,48Нм.
Опасным являются сечения С и Д (рис.3.2)
Проверяем сечение С.
Находим напряжение изгиба по формуле (3.12)
σ
=
=
32,85 МПа.,
Находим напряжение кручения по формуле (3.13)
τ
=
=
16,4 МПа.
Полученные напряжения подставляем в выражение (3.11)
σэ
=
=
43,42 МПа.
Проверяем сечение Д.
Находим напряжение изгиба по формуле (3.12)
σ
=
=
26,7 МПа.,
Находим напряжение кручения по формуле (3.13)
τ
=
=
9,14 МПа.
Полученные напряжения подставляем в выражение (3.11)
σэ
=
=
31,04 МПа.
Опасным сечением является С
Предел выносливости для стали 40Х σ-1 = 387 МПа [2].
Коэффициент запаса сопротивления усталости назначаем S=2
Напрессованные на вал детали создают концентрацию напряжений. Влияние на сопротивление усталости напрессовки деталей существенно зависит от размеров. Поэтому ее влияние и влияние размера учитывают общим коэффициентом
ζ’’=1(при p>25МПа) наихудший вариант
Полученные напряжения подставляем в выражение (3.19)
ζ’=0,305+0,0014ּ900=1,565
=2,7[1]
Полученные значения подставляем в выражение (3.18)
Проверяем условие (3.10)
43,42≤
43,42<42,85
Условие выполняется, поэтому уточненный расчет производить нет необходимости.