1938Equation Section (Next)8 Уточненный расчет валов

Уточненный расчет валов будем вести по методике, изложенной в [1, с. 119-121].

Уточненный расчет быстроходного вала.

Так как быстроходный вал является валом-шестерней, то материал вала принимаем такой же как и материал шестерни: сталь 40Х, азотированная σ_В = 1000 МПа, σ_Т = 800 МПа. Опасное сечение – в опоре подшипника.

Запас усталостной прочности в опасном сечении

1948194\* MERGEFORMAT (.)

где S_σ и S_τ – коэффициенты запаса усталостной прочности вала (запас сопротивления усталости) соответственно по изгибу и кручению (нормальным и касательным напряжениям)

1958195\* MERGEFORMAT (.)

1968196\* MERGEFORMAT (.)

где σ_-1 и τ_-1 – пределы усталости

1978197\* MERGEFORMAT (.)

1988198\* MERGEFORMAT (.)

K_σ, K_τ – коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении, K_σ = 3,60, K_τ = 2,50;

K_d – масштабный фактор, K_d = 0,72;

K_F – коэффициент влияния шероховатости поверхности, K_F = 1,0;

ψ_σ и ψ_τ – коэффициенты, корректирующие влияние постоянной составляющей цикла напряжений на сопротивление усталости, ψ_σ = 0,15, ψ_τ = 0,1;

σ_a и τ_a – амплитуды переменных составляющих циклов напряжений собственного изгиба и кручения

σ_Т и τ_Т – постоянно составляющие, σ_Т = 0, τ_Т = τ_a

1998199\* MERGEFORMAT (.)

2008200\* MERGEFORMAT (.)

где W_ос – осевой момент сопротивления сечения вала

2018201\* MERGEFORMAT (.)

W_р – полярный момент сопротивления сечения вала

2028202\* MERGEFORMAT (.)

Полученное значение превышает допускаемое. Так как на выходном конце быстроходного вала находится муфта, то оставляем вал без изменений.

Уточненный расчет промежуточного вала.

Промежуточный вал также является валом-шестерней. Материал вала принимаем такой же как и материал шестерни: сталь 40Х, улучшенная, σ_В = 950 МПа, σ_Т = 700 МПа. Опасное сечение – на тихоходной шестерне.

Запас усталостной прочности в опасном сечении

2038203\* MERGEFORMAT (.)

где S_σ и S_τ – коэффициенты запаса усталостной прочности вала (запас сопротивления усталости) соответственно по изгибу и кручению (нормальным и касательным напряжениям)

2048204\* MERGEFORMAT (.)

2058205\* MERGEFORMAT (.)

где σ_-1 и τ_-1 – пределы усталости

2068206\* MERGEFORMAT (.)

2078207\* MERGEFORMAT (.)

K_σ, K_τ – коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении, K_σ = 1, K_τ = 1;

K_d – масштабный фактор, K_d = 0,66;

K_F – коэффициент влияния шероховатости поверхности, K_F = 0,9;

ψ_σ и ψ_τ – коэффициенты, корректирующие влияние постоянной составляющей цикла напряжений на сопротивление усталости, ψ_σ = 0,15, ψ_τ = 0,1;

σ_a и τ_a – амплитуды переменных составляющих циклов напряжений собственного изгиба и кручения

σ_Т и τ_Т – постоянно составляющие, σ_Т = 0, τ_Т = τ_a

2088208\* MERGEFORMAT (.)

2098209\* MERGEFORMAT (.)

где W_ос – осевой момент сопротивления сечения вала

2108210\* MERGEFORMAT (.)

W_р – полярный момент сопротивления сечения вала

2118211\* MERGEFORMAT (.)

Полученное значение превышает допускаемое. Так как опасное сечение находится на шестерне, то при изменении диаметров вала, диаметр шестерни остается неизменным. Принимаем данные значения диаметров вала.

Уточненный расчет тихоходного вала.

В качестве материала вала принимаем сталь 45, улучшенная σ_В = 750 МПа, σ_Т = 450 МПа. Опасное сечение – в опоре подшипника.

Запас усталостной прочности в опасном сечении

2128212\* MERGEFORMAT (.)

где S_σ и S_τ – коэффициенты запаса усталостной прочности вала (запас сопротивления усталости) соответственно по изгибу и кручению (нормальным и касательным напряжениям)

2138213\* MERGEFORMAT (.)

2148214\* MERGEFORMAT (.)

где σ_-1 и τ_-1 – пределы усталости

2158215\* MERGEFORMAT (.)

2168216\* MERGEFORMAT (.)

K_σ, K_τ – коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении, K_σ = 2,4, K_τ = 1,8;

K_d – масштабный фактор, K_d = 0,77;

K_F – коэффициент влияния шероховатости поверхности, K_F = 1,0;

ψ_σ и ψ_τ – коэффициенты, корректирующие влияние постоянной составляющей цикла напряжений на сопротивление усталости, ψ_σ = 0,1, ψ_τ = 0,05;

σ_a и τ_a – амплитуды переменных составляющих циклов напряжений собственного изгиба и кручения

σ_Т и τ_Т – постоянно составляющие, σ_Т = 0, τ_Т = τ_a

2178217\* MERGEFORMAT (.)

2188218\* MERGEFORMAT (.)

где W_ос – осевой момент сопротивления сечения вала

2198219\* MERGEFORMAT (.)

W_р – полярный момент сопротивления сечения вала

2208220\* MERGEFORMAT (.)

Полученное значение входит в допускаемый предел. Условие выполняется.