2. Тихоходный вал

Рисунок 3.2 - Тихоходный вал

Диаметр первой ступени вала (под полумуфту) :

Принимаем

Длину первой ступени под полумуфту:

Принимаем

Диаметр второй ступени вала (под подшипник): d₂ = 85+2∙3,5 = 92 мм

принимаем d₂ =95 мм

Длина второй ступени второй ступени

Диаметр третей ступени вала (под колесо):

d₃ = 95+3,2∙3,5 = 106,2 мм; принимаем d₃ = 105 мм

Диаметр четвертой ступени вала (под подшипник) равен диаметру второй ступени. d₄ = d₂ = 95 мм

Предварительный выбор подшипников для тихоходного вала

Выбираем для быстроходного вала подшипники шариковые радиальные однорядные средней серии (ГОСТ 8338-75).

Таблица 6 - Характеристики подшипников

Вал	Обозначение	Размеры, мм				Грузподъемность, кН
		d	D	B	r		Cr	Cor
Тихоходный	319	95	200	45	3,0		153,0	110,0

2. Проверочный расчет валов

   1. Быстроходный вал

Расчетная схема представлена на рисунке 3.3а.

Определяем реакции опор:

Уравнения моментов относительно опоры А:

в горизонтальной плоскости XOZ:

в вертикальной плоскости Y0Z:

, откуда:

Уравнения моментов относительно опоры В:

в горизонтальной плоскости XOZ:

в вертикальной плоскости Y0Z:

, откуда:

Проверка:

Реакции найдены верно.

Строим эпюры изгибающих моментов:

в плоскости YOZ – рис. 3.3,б

в плоскости X0Z – рис. 3.3,в

Эпюра крутящего момента – рис. 3.3,г

Рисунок 3.3 - Расчетная схема быстроходного вала и эпюры моментов

Суммарные реакции:

Проверочный расчет вала состоит в определении коэффициентов запаса прочности n для предположительно опасных сечений вала и сравнении их с требуемыми.

Принимаем материал вала – сталь 40Х , термообработка – улучшение. По табл. 3.2 предел прочности при диаметре заготовки до 125 мм:

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба:

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений:

Проверяем опасное сечение под шестерней– здесь наибольший изгибающий момент:

Крутящий момент: .

Момент сопротивления кручению:

Момент сопротивлению изгибу:

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

Амплитуда нормальных напряжений изгиба:

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

Тогда:

Результирующий коэффициент запаса прочности:

Коэффициент запаса в опасном сечении вала достаточен. Условие прочности выполнено.

2. Тихоходный вал

Расчетная схема представлена на рисунке 3.4а.

Определяем реакции опор:

Уравнения моментов относительно опоры А:

в горизонтальной плоскости XOZ:

в вертикальной плоскости Y0Z:

, откуда:

(направлена в противоположную сторону, чем указано на схеме)

Уравнения моментов относительно опоры В:

в горизонтальной плоскости XOZ:

в вертикальной плоскости Y0Z:

, откуда:

Проверка:

Реакции найдены верно.

Строим эпюры изгибающих моментов:

в плоскости YOZ – рис. 3.4,б

в плоскости X0Z – рис. 3.4,в

Эпюра крутящего момента – рис. 3.4,г

Рисунок 3.4 - Расчетная схема тихоходного вала и эпюры моментов

Суммарные реакции:

Принимаем материал вала – сталь 45 , термообработка – улучшение. По табл. 3.2 предел прочности при диаметре заготовки до 125 мм:

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба:

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений:

1. Проверяем сечение под опорой В, т.к. здесь большой изгибающий момент:

Крутящий момент: .

Момент сопротивления кручению:

Момент сопротивлению изгибу:

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

Амплитуда нормальных напряжений изгиба:

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

Тогда:

Результирующий коэффициент запаса прочности:

Коэффициент запаса в опасном сечении достаточен. Условие прочности выполнено.