12.4. Выбор опасного сечения на ведомом валу.

По построенным эпюрам изгибающих и крутящих моментов найдем опасное сечение, рассчитав в некоторых сечениях вала напряжения _ЭКВ. Расчет произведем по формуле

Диаметр сечения вала снимем с чертежа, значения моментов –с эпюр.

Таблица 4: расчет эквивалентных напряжений в некоторых сечениях вала.

№ п/п	d мм	МZ Н·мм	МY Н·мм	МKP Н·мм	ЭКВ МПа
1	38	-40270	0	-111400	21,58
2	38	-33613	60495	-111400	23,90

Видно, что опасное сечение –сечение № 2 , так как в нем напряжения_ЭКВбудут максимальными. Именно для этого сечения мы и проведем проверочный расчет ведомого вала на выносливость.

12.5. Проверочный расчет ведомого вала на выносливость.

По формуле (8.17) источник №1, стр. 162 найдем коэффициент запаса прочности в опасном сечении. Заметим, что расчетный коэффициент запаса прочности nдолжен быть больше допускаемого, значение которого как минимум должно быть равным 2,5. Вообще:

При n< 1 вал разрушается

При n= [1; 2,5] вал не будет разрушаться, но будет прогибаться, что может привести к биениям, а т.е. в свою очередь–к резонансу, и, в конечном счете, все же к потере вала и других элементов редуктора, связанных с валом.

При n= [2,5;4] условия выносливости вала будут оптимальными.

При n> 4 Вал будет устойчивым, но при этом будет переизбыток материала.

Итак, формула (8.17) источник №1, стр. 162 имеет вид

12.5.1. Расчет коэффициента запаса прочности по нормальным напряжениям n

Расчет будем производить по формуле (8.18) источник №1, стр. 162:

Ведомый вал редуктора будет изготовлен из стали марки Сталь 45.

1) Предел выносливости при симметричном цикле изгиба будет равен _-1= 0,43_В(источник №1, стр. 162); а_Вдля этого материала будет равен 690 МПа (источник №1, стр. 34), учитывая, что диаметр заготовки под вал будет Св. 120 мм.

Тогда _-1= 0,43_В= 0,43·690 = 296,7 МПа.

2) k_- эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений–будем вычислять по таблице 8.2. (источник №1, стр. 163), зная, что в опасном сечении находится галтель.

В нашем случае r= 0,76 мм;d=38 мм;D= 45 мм;

Тогда для требуемого вала при s_В = 690 МПа получим:D/d= 1,19r/d= 0,02

k_= 2,51

3) _–масштабный фактор для нормальных напряжений - будем вычислять по таблице 8.8. (источник №1, стр. 166) дляdвала 40мм (таблица 8.8)

_= 0,85

4) - коэффициент, учитывающий шероховатости поверхности, возьмем равным 0,90–0,97 (см. источник №1, стр. 162.)

5) _V–амплитуда цикла нормальных напряжений, равная наибольшему напряжению изгиба в рассматриваемом сечении–вычислим, взяв из таблицы 4 пояснительной записки наибольший изгибающий момент в опасном сечении. Вычислим напряжение:

6) _m–среднее напряжение цикла нормальных напряжений (т.к. осевых нагрузок нет)–равна нулю.

7) Коэффициент _= 0,2 для стали марки Сталь 45

Итак,

Из-за вращения вала напряжения будут меняться циклически.

Считаем, что нормальное напряжение меняется по симметричному циклу.

12.5.2. Расчет коэффициента запаса прочности по касательным напряжениям n

Расчет будем производить по формуле (8.19) источник №1, стр. 164:

Ведомый вал редуктора будет изготовлен из стали марки Сталь 45.

1) Предел выносливости при симметричном цикле кручения будет равен _-1= 0,58_-1(источник №1, стр. 162); а_-1для этого материала будет равен 296,7 МПа, см. выше.

Тогда _-1= 0,58_-1= 0,58·296,7 = 172,1 МПа.

2) k_- эффективный коэффициент концентрации касательных напряжений–будем вычислять по таблице 8.2. (источник №1, стр. 163), зная, что в опасном сечении находится галтель.

В нашем случае r= 0,76мм;d= 38мм;D= 45мм;

Тогда для требуемого вала при s_В= 690 МПа получим:D/d= 1,19r/d= 0,02

k_= 2,51

3) _–масштабный фактор для касательных напряжений - будем вычислять по таблице 8.8. (источник №1, стр. 166) Тогда для вала из стали марки Сталь 45, диаметром вала в 40м,_= 0,73

4) - коэффициент, учитывающий шероховатости поверхности, возьмем равным 0,9–0,97 см. источник №1, стр. 162.

5) _V,_m–амплитуда цикла касательных напряжений и среднее напряжение цикла касательных напряжений в рассматриваемом сечении, определенные из того предположения, что вследствие колебания крутящего момента напряжения будут изменяться по отнулевому циклу–вычислим, взяв из таблицы 4 пояснительной записки крутящий момент в опасном сечении. Вычислим напряжение:

7) Коэффициент _= 0,1 для стали марки Сталь 45

Итак,

касательные напряжения изменяются по отнулевому циклу: