2.2. Расчетная часть

2.2.1 Расчет валов

Предварительный расчет валов.

Расчет валов выполняем на кручение по пониженным допускаемым напряжениям.

Крутящий момент в поперечном сечении вала Т = 440Н^.м = 440 · 10³Н^.мм.

Определим диаметр выходного конца вала при допускаемом напряжении [τ_к] = 25 МПа.

(2.1)

Принимаем диаметр выходного конца вала d_B = 20 мм, диаметр под подшипниками d_П = 22 мм, диаметр под ротором d_M = 30 мм. [8] Уточненный расчет валов.

Материал валов – сталь 45 нормализованная, предел прочности σ_B = 570 МПа, предел выносливости при симметричном цикле изгиба σ_-1 = 0,43σ_В = 0,43 · 570 = 246 МПа, предел выносливости при симметричном цикле кручения τ_-1 = 0,58 · σ_-1 = 0,58· 246 = 142 МПа.

У ведущего вала проверим прочность в сечении посадки ротора

Момент сопротивления сечения:

W = π d³/ 32 = 3,14(0,040)³ / 32 = 6,28 · 10^-6 м^-3. (2.2)

Амплитуда нормальных напряжений:

σ_υ = σ_МАХ = М / W = 2,1 / 6,28 · 10^-6 = 1,31 · 105 Па = 0,131 МПа. (2.3) Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

Sσ = σ_-1 / [(K_σ / E_σ) σ_υ ], (2.4)

где К_σ / Е_σ = 2,6

Sσ = 246 / 2,6 · 0,131 = 723 Па.

Полярный момент сопротивления:

W_P = π d³_M / 16 = 2 W = 2 · 6,28 · 10^-6 = 12,56 · 10^-6 м^-3. (2.5)

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений: τ_υ = τ_мах / 2 = Т / 2 WР = 600 / 2 · 12,56 · 10^-6 = 23,8MIIa. (2.6)

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

(2.7)

где К_τ / Е_τ= 0,6 К_σ / Е_σ + 0,4 = 0,6 · 2,6 + 0,4 = 1,96

S_τ = 142 / (1,96 · 23,8 + 0,1 · 4,2) = 3,01

Коэффициент запаса прочности:

(2.8)

Условия прочности выполняются. [17]

2.2.2 Расчет зубьев статора на срез

где i — общее число зубьев, передающих заданную нагрузку ; в конструкциях типа, k = 2;

а) из условия прочности на срез

(2.10)

где — рабочее (расчетное) напряжение среза, возникающее в поперечном сечении рассчитываемой детали;

— поперечная сила; при нескольких одинаковых соединительных деталях;

(2.11)

— общая нагрузка соединения;

— число болтов, заклепок и т. п.;

— площадь среза — допускаемое напряжение на срез, зависящее от материала соединительных элементов и условий работы конструкции.

где i — общее число зубьев, передающих заданную нагрузку ; в конструкциях типа, k = 2;

, (2.12)

где - предел текучести материала

у стали 08Н =60

(2.14)

(2.13)

Условие прочности выполнено.

Расчет на срез обеспечивает прочность соединительных элементов, но не гарантирует надежность конструкции (узла) в целом. Если толщина соединяемых элементов недостаточна, то давления, возникающие между стенками их отверстий и соединительными деталями, получаются недопустимо большими. В результате стенки отверстий сминаются, и соединение становится ненадежным. В случае, если изменение формы отверстия значительно (при больших давлениях), а расстояние от его центра до края элемента невелико, часть элемента может срезаться.