8. Розрахунок валів на витривалість

Ведучий вал.

Необхідні механічні характеристики матеріалу вала.

Границі витривалості:

= 0,45 598 = 257 МПа;

= 0,25 257 = 149 МПа.

де – - границя міцності, МПа.

Згинальні моменти в перерізі вала

Сумарний згинальний момент

Вихідні параметри: Т₁ = 76,7 Нм; d = 30мм; b = 10мм; t₁ = 5мм.

Осьовий і полярний моменти опору перерізу вала:

Wo =

W_{к.нетто} =

де d – діаметр вала, мм.; t₁ – глибина паза в валі, мм.

Середні та амплітудні напруження циклу:

де Т₁ – обертальний момент; W_{к.нетто} - полярний моменти опору перерізу вала.

де - згинальний момент; Wо - осьовий момент опору перерізу вала.

Коефіцієнти запасу міцності:

де - = 1,6;– ефективний коефіцієнт концентрації напружень біля шпонкового паза; = 0,85 – коефіцієнт впливу розмірів поперечного перерізу вала; - коефіцієнт чутливості матеріалу вала до асиметрії циклу нормальних напружень;

де - = 1,5 – ефективний коефіцієнт концентрації напружень біля шпонкового паза; = 0,73 – коефіцієнт впливу розмірів поперечного перерізу вала; - коефіцієнт чутливості матеріалу вала до асиметрії дотичних напружень; - середні та амплітудні напруження циклу.

S =

Отже, міцність вала в перерізі забезпечено, оскільки S = 3,8 > = 1.5...2,5.

Ведений вал.

Місце під зубчасте колесо.

Необхідні механічні характеристики матеріалу вала.

Границі витривалості:

= 0,45 598 = 257 МПа;

= 0,25 257 = 149 МПа.

де – - границя міцності, МПа.

Вихідні параметри: Т₂ = 230,2 Нм; d = 50мм; b = 16мм; t₁ = 6мм.

Згинальні моменти в перерізі вала

Сумарний згинальний момент

Осьовий і полярний моменти опору перерізу вала:

Wo =

Wp =

де d – діаметр вала, мм.; t₁ – глибина паза в валі, мм.

Середні та амплітудні напруження циклу:

де Т₃ – обертальний момент; Wp - полярний моменти опору перерізу вала.

де - згинальний момент; Wо - осьовий момент опору перерізу вала.

Коефіцієнти запасу міцності:

де - = 1,6;– ефективний коефіцієнт концентрації напружень біля шпонкового паза; = 0,81 – коефіцієнт впливу розмірів поперечного перерізу вала; - коефіцієнт чутливості матеріалу вала до асиметрії циклу нормальних напружень

де - = 1,5 – ефективний коефіцієнт концентрації напружень біля шпонкового паза; = 0,7 – коефіцієнт впливу розмірів поперечного перерізу вала; - коефіцієнт чутливості матеріалу вала до асиметрії дотичних напружень; - середні та амплітудні напруження циклу.

S =

Отже, міцність вала в перерізі забезпечено, оскільки S = 6,16 > = 1.5...2,5.

9. Підбір і перевірка шпонкових з’єднань

Вибираємо шпонки призматичні з округленим торцем. Розміри перерізів шпонок, пазів і довжини шпонок вибираємо по ГОСТ 23360-78. Матеріал шпонок – сталь 45 – нормалізована.

Напруження зминання і умова міцності визначаємо за формулою:

де - - допустиме напруження зминання, при стальній ступиці =100 120МПа;

Т – крутний момент , Нм;

d – діаметр вала, мм;

h – висота шпонки. мм;

b – ширина шпонки, мм;

t₁ – глибина паза в валі, мм;

l – довжина шпонки, мм.

Ведучий вал.

Шпонка під шків: d=30мм; b h=10 8 ; t₁ = 5мм; t₂ = 3,3мм – глибина паза втулки ( в даному випадку в шестерні чи зубчастому колесі); l = 45мм; момент на ведучому валі Т₁ = 76,7

=32,2МПа<

Ведений вал.

Шпонка під зубчастим колесом: d=50мм; b h=16 10; t₁ = 6мм; t₂ = 4,3мм - глибина паза втулки ( в даному випадку в шестерні чи зубчастому колесі); l = 60мм; момент на ведучому валі Т₂ = 230,2

=41,86 МПа<

Умова < виконується.

Шпонка на вихідному кінці під муфту: d=40мм; b h=12 8; t₁ = 5мм; t₂ = 3,3мм - глибина паза втулки ( в даному випадку в шестерні чи зубчастому колесі); l = 55мм; момент на ведучому валі Т₂ = 230,2

=71,4МПа<

Умова < виконується.

вал	обертальний момент, Нм	Діаметр перерізу вала, мм	Розміри перерізу шпонки b h, мм	Глибина паза у валі t1,мм	Глибина паза в маточині t2,мм
Ведучий	Т1 =76,7	30		5,0	3,3
Ведений	Т2 =230,2	50	16	6,0	4,3
		40	12	5,0	3,3
Примітка: Розміри b h,t1 і t2 вибирають залежно від діаметрів