7. Расчет сечений сплошного вала на статическую прочность и выносливость

Для расчетов воспользуемся программой САПР ПГД.

Расчет для II вала:

РАСЧЕТ ВАЛОВ НА ПРОЧНОСТЬ И ВЫНОСЛИВОСТЬ

Исходные данные:

Обозначение вала : 2

Обозначение проверяемого сечения : A-A

Изгибающий момент в проверяемом сечении (H•м):53.10

Крутящий момент в проверяемом сечении (H•м):25.53

Марка стали : 40Х

Код марки стали :30

Предел прочности (МПа):880

Термообработка :Отпуск

Твердость (HB) : 270

Концентратор напряжений отсутствует

Диаметр d (мм) :32

Результаты расчета:

Запас статической прочности при изгибе : 32.11

Запас статической прочности при кручении :103.33

Запас статической прочности суммарный : 30.66

Запас усталостной прочности при изгибе : 19.26

Запас усталостной прочности при кручении : 60.61

Запас усталостной прочности суммарный : 18.36

РАСЧЕТ ВАЛОВ НА ПРОЧНОСТЬ И ВЫНОСЛИВОСТЬ

Исходные данные:

Обозначение вала : 2

Обозначение проверяемого сечения : B-B

Изгибающий момент в проверяемом сечении (H•м):111.47

Крутящий момент в проверяемом сечении (H•м):25.53

Марка стали : 40Х

Код марки стали :30

Предел прочности (МПа):880

Термообработка :Отпуск

Твердость (HB) : 270

Концентратор напряжений отсутствует

Диаметр d (мм) :30

Результаты расчета:

Запас статической прочности при изгибе : 12.60

Запас статической прочности при кручении : 85.14

Запас статической прочности суммарный : 12.47

Запас усталостной прочности при изгибе : 7.61

Запас усталостной прочности при кручении : 50.22

Запас усталостной прочности суммарный : 7.52

Расчет для III вала:

РАСЧЕТ ВАЛОВ НА ПРОЧНОСТЬ И ВЫНОСЛИВОСТЬ

Исходные данные:

Обозначение вала : 3

Обозначение проверяемого сечения : A-A

Изгибающий момент в проверяемом сечении (H•м):227.48

Крутящий момент в проверяемом сечении (H•м):50.02

Марка стали : 45Х

Код марки стали :50

Предел прочности (МПа):1275

Термообработка :Отпуск

Твердость (HB) : 370

Концентратор напряжений - шпоночная канавка

Способ получения - КОНЦЕВОЙ ФРЕЗОЙ

Диаметр d (мм) :30

Ширина шпонки b (мм) :10

Глубина шпоночного паза t (мм) :5

Количество шпонок :1

Результаты расчета:

Запас статической прочности при изгибе : 9.72

Запас статической прочности при кручении : 67.02

Запас статической прочности суммарный : 9.62

Запас усталостной прочности при изгибе : 2.11

Запас усталостной прочности при кручении : 15.67

Запас усталостной прочности суммарный : 2.09

РАСЧЕТ ВАЛОВ НА ПРОЧНОСТЬ И ВЫНОСЛИВОСТЬ

Исходные данные:

Обозначение вала : 3

Обозначение проверяемого сечения : B-B

Изгибающий момент в проверяемом сечении (H•м):212.18

Крутящий момент в проверяемом сечении (H•м):50.02

Марка стали : 45Х

Код марки стали :50

Предел прочности (МПа):1275

Термообработка :Отпуск

Твердость (HB) : 370

Концентратор напряжений - шпоночная канавка

Способ получения - КОНЦЕВОЙ ФРЕЗОЙ

Диаметр d (мм) :25

Ширина шпонки b (мм) :8

Глубина шпоночного паза t (мм) :4

Количество шпонок :1

Результаты расчета:

Запас статической прочности при изгибе : 6.13

Запас статической прочности при кручении : 39.41

Запас статической прочности суммарный : 6.06

Запас усталостной прочности при изгибе : 1.35

Запас усталостной прочности при кручении : 9.34

Запас усталостной прочности суммарный : 1.34

Расчет для IV вала:

РАСЧЕТ ВАЛОВ НА ПРОЧНОСТЬ И ВЫНОСЛИВОСТЬ

Исходные данные:

Обозначение вала : 4

Обозначение проверяемого сечения : A-A

Изгибающий момент в проверяемом сечении (H•м):116.67

Крутящий момент в проверяемом сечении (H•м):123.67

Марка стали : 40Х

Код марки стали :30

Предел прочности (МПа):880

Термообработка :Отпуск

Твердость (HB) : 270

Концентратор напряжений - шпоночная канавка

Способ получения - КОНЦЕВОЙ ФРЕЗОЙ

Диаметр d (мм) :50

Ширина шпонки b (мм) :16

Глубина шпоночного паза t (мм) :5.5

Количество шпонок :1

Результаты расчета:

Запас статической прочности при изгибе : 47.79

Запас статической прочности при кручении : 69.76

Запас статической прочности суммарный : 39.43

Запас усталостной прочности при изгибе : 17.02

Запас усталостной прочности при кручении : 30.02

Запас усталостной прочности суммарный : 14.81

РАСЧЕТ ВАЛОВ НА ПРОЧНОСТЬ И ВЫНОСЛИВОСТЬ

Исходные данные:

Обозначение вала : 4

Обозначение проверяемого сечения : B-B

Изгибающий момент в проверяемом сечении (H•м):194.40

Крутящий момент в проверяемом сечении (H•м):123.67

Марка стали : 40Х

Код марки стали :30

Предел прочности (МПа):880

Термообработка :Отпуск

Твердость (HB) : 270

Концентратор напряжений - шпоночная канавка

Способ получения - КОНЦЕВОЙ ФРЕЗОЙ

Диаметр d (мм) :32

Ширина шпонки b (мм) :10

Глубина шпоночного паза t (мм) :5

Количество шпонок :1

Результаты расчета:

Запас статической прочности при изгибе : 7.20

Запас статической прочности при кручении : 17.51

Запас статической прочности суммарный : 6.66

Запас усталостной прочности при изгибе : 2.71

Запас усталостной прочности при кручении : 7.95

Запас усталостной прочности суммарный : 2.56

Расчет для V вала:

РАСЧЕТ ВАЛОВ НА ПРОЧНОСТЬ И ВЫНОСЛИВОСТЬ

Исходные данные:

Обозначение вала : 5

Обозначение проверяемого сечения : A-A

Изгибающий момент в проверяемом сечении (H•м):152.31

Крутящий момент в проверяемом сечении (H•м):152.26

Марка стали : 40Х

Код марки стали :30

Предел прочности (МПа):880

Термообработка :Отпуск

Твердость (HB) : 270

Концентратор напряжений - шпоночная канавка

Способ получения - КОНЦЕВОЙ ФРЕЗОЙ

Диаметр d (мм) :40

Ширина шпонки b (мм) :12

Глубина шпоночного паза t (мм) :5.5

Количество шпонок :1

Результаты расчета:

Запас статической прочности при изгибе : 18.42

Запас статической прочности при кручении : 28.51

Запас статической прочности суммарный : 15.47

Запас усталостной прочности при изгибе : 6.77

Запас усталостной прочности при кручении : 12.64

Запас усталостной прочности суммарный : 5.97

РАСЧЕТ ВАЛОВ НА ПРОЧНОСТЬ И ВЫНОСЛИВОСТЬ

Исходные данные:

Обозначение вала : 5

Обозначение проверяемого сечения : B-B

Изгибающий момент в проверяемом сечении (H•м):733.39

Крутящий момент в проверяемом сечении (H•м):152.26

Марка стали : 40Х

Код марки стали :30

Предел прочности (МПа):880

Термообработка :Отпуск

Твердость (HB) : 270

Концентратор напряжений отсутствует

Диаметр d (мм) :35

Результаты расчета:

Запас статической прочности при изгибе : 3.04

Запас статической прочности при кручении : 22.67

Запас статической прочности суммарный : 3.01

Запас усталостной прочности при изгибе : 1.81

Запас усталостной прочности при кручении : 13.18

Запас усталостной прочности суммарный : 1.79

Как видно из расчетов все валы удовлетворяют необходимым значениям статической прочности и выносливости (запасы прочности должны быть не меньше 1.3).