6. Проектировочный (приближенный) расчет валов

Расчет ведущего вала

Определим реакции опор А и В

Знак минус означает, что сила направлена в противоположную сторону

Суммарный изгибающий момент

Эквивалентный момент по III гипотезе прочности

Вал предполагается изготовить из стали 45 с термообработкой «улучшение», _В = 880 МПа

Допускаемое напряжение изгиба при симметричном цикле изменения напряжений:

Расчет ведомого вала

Определим реакции опор А и В

Эквивалентный момент

Вал предполагается изготовить из стали 45 с термообработкой «улучшение», _В = 880 МПа

Допускаемое напряжение изгиба при симметричном цикле изменения напряжений:

7. Подбор подшипников на валы

Ведомый вал

Подшипник 36207 легкая серия

Осевые нагрузки на подшипник

вал упирается в опору А, следовательно

следовательно ,

Эквивалентная нагрузка

где X,Y – коэффициенты осевой и радиальной нагрузки

V – коэффициент вращения, при вращении внутреннего кольца

F_r – радиальная нагрузка;

F_a – осевая нагрузка

K_δ – при умеренных толчках

K_t – температурный коэффициент

K_E – коэффициент эквивалентности нагрузки

Долговечность более нагруженного подшипника

млн оборотов

Долговечность более нагруженного подшипника

следовательно долговечность подшипников обеспечивается

Ведущий вал

Подшипник 46305 средняя серия

Осевые нагрузки на подшипник

вал упирается в опору В, следовательно

следовательно ,

следовательно ,

Эквивалентная нагрузка

Долговечность более нагруженного подшипника

млн оборотов

Долговечность более нагруженного подшипника

следовательно долговечность подшипников обеспечивается

8. Расчет шпоночных соединений

Напряжения смятия

где d – диаметр вала

h – высота шпонки

l_p - длина шпонки

t₁ – глубина паза в вале

Ведущий вал, шпонка под муфту

Ведомый вал, шпонка под колесо

Ведомый вал, шпонка под звездочку

9. Проверочный (уточненный) расчет валов

Ведущий вал

Наиболее опасное сечение D вал под шестерней.

Коэффициент запаса прочности, для опасного сечения вала:

,

где S_σ – коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям;

S_τ – коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям определим по формуле:

где σ_-1 – предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба, для

стали 45, σ_-1 = 380 МПа;

к_σ – эффективный коэффициент концентрации напряжений

ε_σ – масштабный фактор

β – коэффициент, учитывающий влияние шероховатости поверхности,

σ_ν – амплитуда цикла нормальнах напряжений;

Коэффициент σ_ν определим по формуле:

,

где М_из – суммарный изгибающий момент;

W – полярный момент сопротивления вала:

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям определим по формуле:

где τ_-1 – предел выносливости стали при симметричном цикле кручения, для

стали 45, τ _-1 = 230 МПа;

к_τ – эффективный коэффициент концентрации напряжений к_τ = 2.05

ε_τ – масштабный фактор

β – коэффициент, учитывающий влияние шероховатости поверхности,

ψ_τ – коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла, ψ_τ=0.05;

Условие прочности:

S >[S] = 1.8

Здесь [S] – допускаемый коэффициент запаса прочности, [S]=1.8…2.5.

Сечение D

S = 14.7> [S] = 1.8 – условие прочности выполнено.

Сечение A

S = 3.3> [S] = 1.8 – условие прочности выполнено.

Ведомый вал

Сечение В

S = 5.47> [S] = 1.8 – условие прочности выполнено.

Сечение С

Для шпоночного паза:

Для напрессованной ступицы колеса:

Т.к. тогда

S = 15.8> [S] = 1.8 – условие прочности выполнено.