1.2. Расчёт валов

Материал валов – Сталь 45. Механические характеристики материала указаны в таблице №2.

Таблица 2

Диаметр за- готовки, мм не более	Твердость НВ, не менее	σв МПа	σТ- МПа	τТ МПа	σ-1 МПа	τ-1 МПа
любой	200	560	280	150	250	150

1.2.1.Трансмиссионный вал

Т.к. длина вала значительна (составляет 3,2м) установим вместо сплошного вала полый, выбор которого осуществим из условий равнопрочности и равножёсткости валов. Это позволит получить меньшую массу вала, а, следовательно, и меньший прогиб под тяжестью собственного веса. Вал работает только на кручение.

Диаметр сплошного вала по условию прочности:

где - крутящий момент, передаваемый валом, Нмм; ;

- допускаемое напряжение, ; для трансмиссионных валов [1].

Диаметр сплошного вала по условию жёсткости:

где - длина вала, мм; ;

- модуль упругости второго рода, ; ;

- допустимый угол закручивания на 1 м длины; при переменных нагрузках.

По ГОСТ 6636-69 принимаем диаметр сплошного вала 70мм.

Осуществим переход от сплошного сечения вала к полому исходя из условия равнопрочности с коэффициентом .

Диаметр полого вала из условия равножёсткости:

По ГОСТ 8734-75 выбираем стальную бесшовную холоднодеформированную трубу (табл. №3).

Таблица №3

Наружный диаметр , мм	Толщина стенки , мм	Внутренний диаметр , мм
75	12	51	0,68

К концам трубы с обеих сторон с помощью сварки присоединим валы-цапфы, для возможности соединения трансмиссии с муфтами.

Рассчитаем на прочность сварной шов. Напряжение в шве от крутящего момента:

где - катет сварного шва.

В уравнении принято, что катет k шва мал в сравнении с d. При этом можно считать, что напряжения распределены равномерно по кольцевой площадке разрушения шва, равной 0,7kπd_cp, а сред­ний диаметр этой площадки .

где - коэффициент запаса; ;

1.2.2.Вал под колесом

Вал испытывает как деформации кручения, так и деформации от изгиба. Рассчитаем диаметр вала по III теории прочности.

Исходные данные:

, - наибольшие реакции, возникающие в месте соединения рамы и колеса (определены с помощью программного пакета MSC Nastran);

.

Рис. 1.2.1. Расчётная схема вала.

Реакции опор в плоскости ХZ:

Реакции опор в плоскости YZ:

Суммарные реакции:

Изгибающие моменты:

Суммарный изгибающий момент:

Суммарный максимальный момент, действующий на вал по III теории прочности:

Диаметр вала:

где .

По ГОСТ 6636-69 принимаем диаметр вала под колесом 70мм, диаметр вала под подшипниками 65мм, диаметр вала для соединения с муфтой 45мм.