7. Уточненный расчет валов

7.1 Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов

Расчет ведущего вала.

Дано: , , F_оп = 2,03кН

,

Определение реакций опор.

R₁ = d₁ / 2 = 71,79 / 2 = 35,9мм

Плоскость yоz:

Проверка:

Определение суммарных изгибающих моментов относительно оси Y:

М_1Y = М_4Y = 0,

М_2Y = -F_оп ^. l₁ = -2,03 ^. 79 = -160,37 Нм

М_3Y = -F_оп ^. (l₁ + l₂) + R_AY ^. l₂ = -2,03 ^. (79 + 58) + 4,08 ^. 58 = -41,47 Нм

М_3Y = -R_BY ^. l₃ = -0,48 ^. 156 = -74,88 Нм

Плоскость xоz:

Проверка:

Определение суммарных изгибающих моментов относительно оси X:

М_1X = М_2X = M_4X = 0,

M_3X = - R_AX ^. l₂ = -3,06 ^. 58 = -177,48 Нм

Определение крутящих моментов:

Определение суммарных опорных реакций.

Определение суммарного изгибного момента в наиболее нагруженных сечениях:

Расчет промежуточного вала.

Дано:

Определение реакций опор.

R₂ = d₂ / 2 = 300 / 2 = 150мм

Плоскость yоz:

Проверка:

Определение суммарных изгибающих моментов относительно оси Y:

М_1Y = М4_Y = 0,

М_2Y = R_AY ^. l₁ = 0,38 ^. 55 = 20,9Нм

М_2Y = M_2Y - F_aБ  R₂ = 20,9 ^. 0,96 -150 =123,1 Нм

М_3Y = R_BY ^. l₃ = 0,69 ^. 75 = 51,75 Нм

Плоскость xоz:

Проверка:

Определение суммарных изгибающих моментов относительно оси X:

М_1X = М_4X = 0,

M_2X = R_AX ^. l₁ = 5,91 ^. 55 = 325,05 Hм

М_3X = R_ВX ^. l₃ = 6,06 ^. 75 = 454,5 Нм

Определение крутящих моментов:

Определение суммарных опорных реакций:

Определение суммарного изгибного момента в наиболее нагруженных сечениях:

Расчет ведомого вала.

Дано:

Сила от действия консольной нагрузки со стороны муфты.

Плоскость yоz:

Проверка:

Определение суммарных изгибающих моментов относительно оси Х:

М_1X = М_4X = 0,

М_2X = -R_AX ^. l₁ = 9,32 ^. 136 = -1267,52 Нм

М_3X = -F_M ^. l₃ = -8,42 ^. 165 = -1389,3 Нм

Плоскость xоz:

Проверка:

Определение суммарных изгибающих моментов относительно оси Y:

М_1Y = M_3Y = M_4Y = 0,

М_2Y = - R_AY ^. l₁ = -1,04 ^. 136 = 141,44 Нм

Определение крутящих моментов:

Определение суммарных опорных реакций.

Определение суммарного изгибного момента в наиболее нагруженных сечениях:

7.2 Расчёт ведущего вала на выносливость.

1. Сечение под подшипник

Находим эффективный коэффициент концентрации напряжений

а. Обусловленный проточкой

r = 1,5 по рис. 5.12 /3/ с. 48

табл. 5.11 /3/ с. 53

Определяем эффективные коэффициенты концентрации напряжений для валов с галтельным переходом по табл. 5.11 /3/ с. 53

К_ = 2,23, К_ = 1,75

Находим коэффициенты состояния поверхности при шероховатости галтели по табл. 5.14 /3/ с. 53

К_^п = 1,18, К_^п = 1,18

Находим масштабный фактор при изгибе и кручении по табл. 5.16 /3/ с. 53

ε_ = 0,83, ε_ = 0,73

Эффективные коэффициенты концентрации напряжений для данного сечения вала при отсутствии технологического упрочнения:

Амплитуда и среднее значение номинальных напряжений кручения:

Напряжения изгиба

Коэффициент запаса для нормальных напряжений по формуле /3/ с. 51

σ_m = 0

Коэффициент запаса для касательных напряжений по формуле /3/ с. 51

Коэффициент запаса при одновременном действии касательных и нормальных напряжений по формуле /3/ с. 51

2. Сечение под подшипник

Находим эффективный коэффициент концентрации напряжений

а. Обусловленный проточкой

r = 1 по рис. 5.12 /3/ с. 48

табл. 5.11 /3/ с. 53

Определяем эффективные коэффициенты концентрации напряжений для валов с галтельным переходом по табл. 5.11 /3/ с. 53

К_ = 2,25, К_ = 1,75

Находим коэффициенты состояния поверхности при шероховатости галтели по табл. 5.14 /3/ с. 53

К_^п = 1,18, К_^п = 1,18

Находим масштабный фактор при изгибе и кручении по табл. 5.16 /3/ с. 53

ε_ = 0,85, ε_ = 0,75

Эффективные коэффициенты концентрации напряжений для данного сечения вала при отсутствии технологического упрочнения:

б. Обусловленные шпоночным пазом

Определяем эффективные коэффициенты концентрации напряжений для валов с галтельным переходом по табл. 5.12 /3/ с. 53

К_ = 2,27, К_ = 2,17 для пальцевой фрезы

в. Обусловленные посадкой шкива на вал (переходная H7/k6)

В сечении действуют только касательные напряжения => максимальный концентратор напряжения в шпоночном пазе, т. е. в расчет принимаем K_τD = 3,13

Амплитуда и среднее значение номинальных напряжений кручения:

Коэффициент запаса для касательных напряжений по формуле /3/ с. 51

7.3 Расчёт промежуточного вала на выносливость.

1. Сечение под подшипник

Находим эффективный коэффициент концентрации напряжений

а. Обусловленный проточкой

r = 1,5 по рис. 5.12 /3/ с. 48

табл. 5.11 /3/ с. 53

Определяем эффективные коэффициенты концентрации напряжений для валов с галтельным переходом по табл. 5.11 /3/ с. 53

К_ = 2,12, К_ = 1,67

Находим коэффициенты состояния поверхности при шероховатости галтели по табл. 5.14 /3/ с. 53

К_^п = 1,18, К_^п = 1,18

Находим масштабный фактор при изгибе и кручении по табл. 5.16 /3/ с. 53

ε_ = 0,8, ε_ = 0,7

Эффективные коэффициенты концентрации напряжений для данного сечения вала при отсутствии технологического упрочнения:

б. Обусловленные шпоночным пазом

Определяем эффективные коэффициенты концентрации напряжений для валов с галтельным переходом по табл. 5.12 /3/ с. 53

К_ = 1,77, К_ = 2,17 для пальцевой фрезы

в. Обусловленные посадкой шкива на вал (переходная H7/r6)

К_ = 1,77, К_ = 2,17 по табл. 5.15 /3/ с. 54

Таким образом максимальные концентраторы напряжений у посадки

Амплитуда и среднее значение номинальных напряжений кручения:

Напряжения изгиба

Коэффициент запаса для нормальных напряжений по формуле /3/ с. 51

σ_m = 0

Коэффициент запаса для касательных напряжений по формуле /3/ с. 51

Коэффициент запаса при одновременном действии касательных и нормальных напряжений по формуле /3/ с. 51

7.4 Расчёт ведомого вала на выносливость.

1. На конце вала

Находим эффективный коэффициент концентрации напряжений

а. Обусловленный шпоночным пазом

Определяем эффективные коэффициенты концентрации напряжений для валов с галтельным переходом по табл. 5.11 /3/ с. 53

К_ = 1,77, К_ = 2,17

Находим коэффициенты состояния поверхности при шероховатости галтели по табл. 5.14 /3/ с. 53

К_^п = 1,18, К_^п = 1,18

Находим масштабный фактор при изгибе и кручении по табл. 5.16 /3/ с. 53

ε_ = 0,8, ε_ = 0,7

Эффективные коэффициенты концентрации напряжений для данного сечения вала при отсутствии технологического упрочнения:

б. Обусловленный проточкой

r = 1,5 по рис. 5.12 /3/ с. 48

табл. 5.11 /3/ с. 53

Определяем эффективные коэффициенты концентрации напряжений для валов с галтельным переходом по табл. 5.11 /3/ с. 53

К_ = 2,05, К_ = 1,67

Эффективные коэффициенты концентрации напряжений для данного сечения вала при отсутствии технологического упрочнения:

в. Обусловленные посадкой (H7/k6)

К_D = 3,43, К_D = 2,6 по табл. 5.15 /3/ с. 54

Таким образом максимальные концентраторы напряжений у шпоночного паза

Проверку будем вести только по касательным напряжениям

Амплитуда и среднее значение номинальных напряжений кручения:

Коэффициент запаса для касательных напряжений по формуле /3/ с. 51

2. Сечение под подшипником

Находим эффективный коэффициент концентрации напряжений

а. Обусловленный проточкой

r = 1,5 по рис. 5.12 /3/ с. 48

табл. 5.11 /3/ с. 53

Определяем эффективные коэффициенты концентрации напряжений для валов с галтельным переходом по табл. 5.11 /3/ с. 53

К_ = 2,05, К_ = 1,67

Находим коэффициенты состояния поверхности при шероховатости галтели по табл. 5.14 /3/ с. 53

К_^п = 1,18, К_^п = 1,18

Находим масштабный фактор при изгибе и кручении по табл. 5.16 /3/ с. 53

ε_ = 0,8, ε_ = 0,7

Эффективные коэффициенты концентрации напряжений для данного сечения вала при отсутствии технологического упрочнения:

б. Обусловленные посадкой (прессовая H7/r6)

К_D = 4,6, К_D = 3,27

Амплитуда и среднее значение номинальных напряжений кручения:

Напряжения изгиба

Коэффициент запаса для нормальных напряжений по формуле /3/ с. 51

σ_m = 0

Коэффициент запаса для касательных напряжений по формуле /3/ с. 51

Коэффициент запаса при одновременном действии касательных и нормальных напряжений по формуле /3/ с. 51