Уточненный расчёт валов
Основными нагрузками на валы являются силы от передач. Силы на валы передают через насаженные на них детали: зубчатые или червячные колеса, шкивы, полумуфты. При расчетах принимают, что насаженные на вал детали передают силы и моменты валу на середине своей ширины. Под действием постоянных по значению и направлению сил во вращающихся валах возникают напряжения, изменяющиеся по симметричному циклу.
Выполняют расчеты валов на статическую прочность и сопротивление усталости. Расчет проводят в такой последовательности: по чертежу сборочной единицы вала составляют расчетную схему, на которую наносят все внешние силы, нагружающие вал, приводя плоскости их действия к двум взаимноперпендикулярным плоскостям (горизонтальной Х и вертикальной Y). Затем определяют реакции опор в горизонтальной и вертикальной плоскостях. В этих же плоскостях строят эпюры изгибающих моментов Mx и My, отдельно эпюру крутящего момента Mк. Предположительно устанавливают опасные сечения исходя из эпюр моментов, размеров сечений вала и концентраторов напряжений (обычно сечения, в которых приложены внешние силы, моменты, реакции опор или места изменений сечения вала, нагруженные моментами. Проверяют прочность вала в опасных сечениях.
Расчет на статическую прочность
Проверку статической прочности выполняют в целях предупреждения пластических деформаций в период кратковременных перегрузок (пуск, разгон, реверсирование, торможение, срабатывание предохранительного устройства).
Для двигателя АИР100S2/2850 отношение максимального вращающего момента к номинальному (коэффициент перегрузки):
Марка стали – Сталь 40Х.
Быстроходный вал
Рис. 28 Эпюры моментов быстроходного вала
Сечение по червяку
Суммарный изгибающий момент:
Крутящий момент:
Осевая сила:
Моменты сопротивления сечения вала при расчете на изгиб и кручение:
Площадь поперечного сечения:
Вал выдерживает заданную нагрузку.
Частные коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:
Статическая прочность обеспечена.
Сечение по первому подшипнику
Суммарный изгибающий момент:
Крутящий момент:
Осевая сила:
Моменты сопротивления сечения вала при расчете на изгиб и кручение:
Площадь поперечного сечения:
Вал выдерживает заданную нагрузку.
Частные коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:
Статическая прочность обеспечена.
Сечение по выходному валу
Суммарный изгибающий момент:
Крутящий момент:
Моменты сопротивления сечения вала при расчете на изгиб и кручение:
Площадь поперечного сечения:
Вал выдерживает заданную нагрузку.
Частный коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:
Статическая прочность обеспечена.
Тихоходный вал
Рис. 29 Эпюры моментов тихоходного вала
Сечение по колесу
Суммарный изгибающий момент:
Крутящий момент:
Осевая сила:
Моменты сопротивления сечения вала при расчете на изгиб и кручение:
Площадь поперечного сечения:
Вал выдерживает заданную нагрузку.
Частные коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:
Статическая прочность обеспечена.
Сечение по первому подшипнику
Суммарный изгибающий момент:
Крутящий момент:
Осевая сила:
Моменты сопротивления сечения вала при расчете на изгиб и кручение:
Площадь поперечного сечения:
Вал выдерживает заданную нагрузку.
Частные коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:
Статическая прочность обеспечена.
Сечение по выходному валу
Суммарный изгибающий момент:
Крутящий момент:
Моменты сопротивления сечения вала при расчете на изгиб и кручение:
Площадь поперечного сечения:
Вал выдерживает заданную нагрузку.
Частный коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:
Статическая прочность обеспечена.
Приводной вал
Рис. 30 Эпюры моментов приводного вала
Сечение по левой опоре барабана
Суммарный изгибающий момент:
Крутящий момент:
Моменты сопротивления сечения вала при расчете на изгиб и кручение:
Площадь поперечного сечения:
Вал выдерживает заданную нагрузку.
Частные коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:
Статическая прочность обеспечена.
Сечение по первому подшипнику
Суммарный изгибающий момент:
Крутящий момент:
Моменты сопротивления сечения вала при расчете на изгиб и кручение:
Вал выдерживает заданную нагрузку.
Частные коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:
Статическая прочность обеспечена.
Сечение по выходному валу
Суммарный изгибающий момент:
Крутящий момент:
Моменты сопротивления сечения вала при расчете на изгиб и кручение:
Вал выдерживает заданную нагрузку.
Частный коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:
Статическая прочность обеспечена.