5.1.2. Визначення сумарної величини згинального моменту
Найбільшу сумарну величину згинального моменту визначають для одного або декількох найбільш небезпечних перерізів вала, які вважаються такими внаслідок небезпечного співвідношенням діаметра вала і величин згинальних моментів у горизонтальній і вертикальній площинах. Отже, якщо вал порівняно тонкий, а величини згинальних моментів досить значні, то місце цього перерізу небезпечне, тобто в процесі експлуатації деталь може зламатись, а значить вимагає перевірки.
З цією метою визначають найбільшу величину сумарного згинального моменту в k-му (небезпечному) перерізі за такою формулою :
(5.1) |
де 
,
– згинальний
моменти, в горизонтальній і вертикальній
площинах відповідно k-го перерізу, Нмм.
Небезпечним перерізом є переріз вала під колесом для веденого і переріз самої шестерні на ведучому валі.
Для
ведучого вала:
,
Для
ведeного
вала:
,
5.1.3. Визначення величини еквівалентного моменту
Еквівалентний момент у k-му перерізі встановлюють таким чином:
(5.2) |
Для
ведучого вала:
,
Для
ведeного
вала:
,
5.1.4. Визначення діаметрів вала в небезпечних перерізах
У кожному небезпечному перерізі знаходять мінімально допустимий діаметр вала (мм) за умови його міцності й достатньої жорсткості, тобто
(5.3) |
.
де 
– допустимі
напруження вигину (від 50 до 60 МПа).
Якщо хоча б в одному небезпечному перерізі вал виявиться надто тонким, то його діаметр треба збільшити до мінімально допустимого.
мм,
в попередньому розрахунку складає 29
мм, що є допустимо,
мм,в
попередньому розрахунку складає 20 мм,
що є допустимо,
мм,.в
попередньому розрахунку складає 40 мм,
що є допустимо.
мм,.в
попередньому розрахунку складає 35 мм,
що є допустимо.
5.2. Розрахунок вала на міцність від утоми
Розрахунок на міцність від утомленості полягає у визначенні коефіцієнта запасу міцності S в місцях небезпечних перерізів вала. При цьому враховують характер зміни епюр згинальних і крутних моментів, наявність концентраторів напружень, східчасту форму вала.
Розраховуємо два небезпечних перерізи один на валу-шестерні інший на веденому валу.
Умова
міцності для k-гоперерізі
вала має вигляд такий
:
(5.4) |
,
де 
– допустимий
коефіцієнт запасу міцності; здебільшого
перебуває в межах від 1,3 до 1,5, а якщо вал
має бути особливо жорстким, то і до 3;
,
–
коефіцієнти запасу міцності за нормальним
і дотичним напруженням відповідно, їх
визначають таким чином
:
(5.5) |
(5.6) |
де 
,
– границі
витривалості матеріалу (МПа);
,
–
амплітуда нормального та дотичного
напруження;
,
–
середні значення нормальних дотичних
напружень.
По
табл. 2.2
середнє значення
= 980МПа.
Межа витривалості при симетричному циклі вигину
=
0,43 ∙
980 = 421МПа.
Межа витривалості при симетричному циклі дотичних напружень
=
0,58 ∙
421 =244 МПа.
Перерізи на валу-шестерні А-А.
Зазвичай напруження у поперечному перерізі вала при вигині змінюється за симетричним циклом, а при крученні – за пульсуючим. Тому приймають, що
(5.7) (5.8) (5.9) |
У процесі реверсивного обертання вала напруження під час його крутіння змінюються за симетричним циклом, ось чому
(5.10) (5.11) |
=0,10,
= 0,05–
коефіцієнти, які характеризують
чутливість матеріалу до асиметрії циклу
навантаження, а їхнє значення встановлюють
з табл. 8.1
;
– коефіцієнт
поверхневого зміцнення, уводиться при
поверхневому гартуванні СВЧ, азотуванні,
цементуванні й т. д. за табл. 8.2
;
=0,77,
=0,81–
масштабні чинники, тобто коефіцієнти,
що враховують вплив поперечних розмірів
вала, їхнє значення приймають за
табл. 8.3
;
=3,5,
=2,1 – ефективні
коефіцієнти концентрації напружень
при вигині та крученні, що враховують
вплив галтелі, поперечного отвору,
кільцевої виточки, шпонкового паза,
шліців, нарізі та ін. (за табл. 8.4)
.
Якщо в одному перерізі діє кілька
концентраторів напружень, беруть до
уваги вплив найбільш небезпечного з
них.
Результуючий коефіцієнт запасу міцності перерізу А-А
Перерізи на валу-шестерні Б-Б.
Зазвичай напруження у поперечному перерізі вала при вигині змінюється за симетричним циклом, а при крученні – за пульсуючим. Тому приймають, що
(5.7) (5.8) (5.9) |
У процесі реверсивного обертання вала напруження під час його крутіння змінюються за симетричним циклом, ось чому
(5.10) (5.11) |
=0,10,
= 0,05;
/
=3,4,
/
=0,6ּ
/
+0,4=2,44по
табл. 8.7
Результуючий коефіцієнт запасу міцності перерізу Б-Б
Перерізи на веденому валу В-В.
Зазвичай напруження у поперечному перерізі вала при вигині змінюється за симетричним циклом, а при крученні – за пульсуючим. Тому приймають, що
(5.7) (5.8) (5.9) |
У процесі реверсивного обертання вала напруження під час його крутіння змінюються за симетричним циклом, ось чому
(5.10) (5.11) |
=0,10, = 0,05; =0,77, =0,81; =3,5, =2,1 .
Результуючий коефіцієнт запасу міцності перерізу В-В
Перерізи на валу-шестерні Г-Г.
Зазвичай напруження у поперечному перерізі вала при вигині змінюється за симетричним циклом, а при крученні – за пульсуючим. Тому приймають, що
(5.7) (5.8) (5.9) |
У процесі реверсивного обертання вала напруження під час його крутіння змінюються за симетричним циклом, ось чому
(5.10) (5.11) |
=0,10, = 0,05; / =4, / =0,6ּ / +0,4=2,8по табл. 8.7
Результуючий коефіцієнт запасу міцності перерізу Б-Б
