8. Уточненый расчёт валов

Ведущий вал

Червячный вал проверять на прочность не следует, т.к. размеры его поперечного сечения, принятые при конструировании, после расчета геометрических характеристик значительно превосходят те, которые могли быть получены расчетом на кручение.

Проведем для червяка расчет на жесткость, суть которого заключается в определении стрелки прогиба.

Приведенный момент инерции поперечных сечении червяка

где ,– геометрические размеры червяка, мм.

Стрела прогиба

.

где l₁– расстояние между опорами червяка,l₁= 372 мм;

F_t1– окружная сила на червяке, F_t1= 350 Н;

F_r1- радиальная сила на червяке,F_r1= 1516,6 Н;

Е– модуль упругости: для стали МПа.

Допускаемый прогиб

где m– модуль червячной передачи,m=8мм.

Условие жесткости f= 0,00175 мм < [f]= 0,04…0,08 мм выполняется.

Промежуточный вал

Материал вала – сталь 40Х, термообработка – улучшение, =750 МПа,= 410 МПа,= 450 МПа.

Из эпюр изгибающих моментов промежуточного вала видно, что опасными сечениями являются сечения под червячным и зубчатым колесом.

М₂= 198 Нм;М₃ = 248 Нм.

С е ч е н и е 2 – 2

Расчет на статическую прочность

1. Нормальные и касательные напряжения при действии максимальных нагрузок

;

,

где Нм – суммарный изгибающий момент с учетом коэффициента перегрузкиК_П(табл. П.9);

Нм – крутящий момент с учетом коэффициента перегрузкиК_П;

Н – осевая сила.

WиW_К– моменты сопротивления сечения вала при расчете на изгиб и кручение: для сплошного круглого сечения

А – площадь поперечного сечения: для сплошного круглого сечения

Тогда

2. Частные коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям

3. Общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести при совместном действии нормальных и касательных напряжений

Условие выполняется.

Расчет на сопротивление усталости

1. Амплитуда напряжений цикла

2. Пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении

;

,

где

,– коэффициенты снижения предела выносливости

где

=0,95,=0,97;

= 1,7.

Тогда

3. Коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям

где и– коэффициенты чувствительности к ассиметрии цикла напряжении для рассматриваемого сечения= 0.

где = 0,10;

4. Общий коэффициент запаса прочности

Условие выполняется.

С е ч е н и е 3 – 3

Расчет на статическую прочность

1. Нормальные и касательные напряжения при действии максимальных нагрузок

;

.

где Нм – суммарный изгибающий момент с учетом коэффициента перегрузкиК_П;

Нм – крутящий момент с учетом коэффициента перегрузкиК_П;

, т.к. зубчатая передача прямозубая.

WиW_К– моменты сопротивления сечения вала при расчете на изгиб и кручение: для сплошного круглого сечения

А – площадь поперечного сечения: для сплошного круглого сечения

Тогда

2. Частные коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям

3. Общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести при совместном действии нормальных и касательных напряжений

.

Условие выполняется.

Расчет на сопротивление усталости

1. Амплитуда напряжений цикла

2. Пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении

,

где

,– коэффициенты снижения предела выносливости

где

=0,95,=0,97;

= 1,7.

Тогда

3. Коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям

где и– коэффициенты чувствительности к асимметрии цикла напряжении для рассматриваемого сечения;= 0.

где = 0,10;

4. Общий коэффициент запаса прочности

Условие выполняется.

Ведомый вал

Материал вала – сталь 40Х, термообработка – улучшение, =750 МПа,= 410 МПа,= 450 МПа.