5. Проверка вала по статической прочности

Эту проверку производят в целях предупреждения пластической деформации и разрушений с учетом кратковременных перегрузок (например, при предельном моменте во время срабатывания предохранительной муфты).

Расчет проводят в наиболее опасных сечениях, чаще всего по 4-ой теории прочности, по зависимости

, (18)

где ,,. (19)

6. Расчет валов на жесткость

Под действием нагрузок валы в процессе работы получают линейные и угловые перемещения. При больших прогибах вала ухудшается зацепление вала в передачах, а при больших углах поворота увеличивается концентрация напряжений в зацеплении и ухудшается работа подшипников. Условия для обеспечения требуемой жесткости записываются в виде

, (20)

где- возникающий и допускаемый прогибы вала;

- возникающий и допускаемый угол поворота вала.

Для валов передач обычно принимают равным 0,1mдля цилиндрических передач и 0,05mдля конических (m– модуль зацепления),равным 0,005 раз для радиальных шариковых подшипников и 0,001 для роликовых подшипников.

Прогиб и угол поворота вала определяют через интеграл Мора и способом Верещагина. Для двух схем нагружения величин Yможет быть определена по зависимостям, представленным в С.9. в них обозначеноЕ– модуль упругости, равный для стали 2,1 •10⁵Мпа,I– момент инерции на изгиб круглого сечения, равный приближенно 0,05d⁴– гдеdусредненный диаметр.

В цилиндрических и конических редукторах расчет на жесткость, как правило, не проводят, поскольку валы короткие и достаточно больших диаметров. Проверке на жесткость, обычно, подвергают тонкие и длинные валы, какими, например, являются валы червяков в червячных редукторах.

Справочные данные

С.1.

Механические свойства некоторых марок сталей, применяемых при изготовлении валов

Вид стали и стандарт	Марка	Состояние или термообработка	Диаметр, при котором определены свойства, мм	Временное сопротивление разрыву, σВ	Предел текучести, σТ
				МПа
Стали обыкно- венного качества ГОСТ 380-94	Ст. 3	Г	20	490…630	285
Стали углеро- дистые качест- венные ГОСТ 1050-88	40	Н У	250 40	570 630	335 400
	45	Н У 3.0	250 100 60	600 740 880	355 440 690
Стали лигиро- ванные ГОСТ 4543-71 в ред. 1990г.	20Х	У Ц.3.0	250 40	780 820	590 620
	40Х	У 3.0	100 60	980 1000	785 800
	40ХН	Н У Ц.3.0	Любой 100 60	630 980 1200	330 785 850
	30ХГТ	У Ц.3.0	250 40	1070 1150	875 900
	30ХГСА	У 3.0	Любой 30	1080 1470	835 1275

Примечание: 1. Обозначение термообработки: Г – горячекатаная, Н – нормализация, У – улучшение, З – закалка, О – отпуск.

2. Предел выносливости при симметричном знакопеременном цикле изгиба и кручении.

С.2.

Значения эффективных коэффициентов концентрацииКσ и Кτ при действии изгибающих и крутящих моментов

Рис.1	D/d	r/d	Кσ при σв, МПа			Кτ при τв, МПа
			600	800	1000	600	800	1000
	1,1	0,02 0,06 0,10	1,96 1,51 1,34	2,20 1,54 1,37	2,50 1,60 1,39	1,35 1,18 1,11	1,38 1,20 1,13	1,4 1,24 1,16
	1,2	0,02 0,06 0,10	2,34 1,71 1,48	2,68 1,76 1,51	3,10 1,84 1,54	1,50 1,27 1,17	1,67 1,33 1,21	1,81 1,39 1,26
	Св.1,2	0,02 0,06 0,10	2,40 1,85 1,57	2,80 1,90 1,61	3,10 2,00 1,65	1,70 1,35 1,21	1,80 1,45 1,28	2,10 1,55 1,34
Рис. 2	t/r	r/d	1,77 1,62	1,96 1,72	2,16 1,82	1,27 1,18	1,37 1,29	1,48 1,37
	0,5	0,04 0,10
	1,0	0,04 0,10	1,80 1,65	2,0 1,75	2,20 1,85	1,35 1,23	1,47 1,37	1,62 1,47
Шпоночный паз			1,75	2,05	2,3	1,5	1,9	2,2
Эвольвентные шлицы, зубчатые колеса Прямобочные шлицы			2,28 2,36	2,42 2,55	2,58 2,70	1,46 1,55	1,52 1,65	1,58 1,72
Резьба			1,95	2,3	2,6	1,35	1,5	1,7

С.3.