8. Перевірочний розрахунок веденого валу

8.1 Призначення матеріалу вала:

Призначаємо матеріал валу: сталь 45 ГОСТ 1050-88 нормалізована. Границя міцності , твердість НВ190. Границя витривалості:

Згину: ;

Кручення: .

8.2 Складаємо розрахункову схему вала (рис. 12).

8.3 Визначаємо згинальні та крутні моменти і будуємо епюру згинальних та крутного моментів:

Із попередніх розрахунків:

, , ;

Визначаємо згинальні моменти від сил в зачепленні.

Визначаємо згинальні моменти відносно характерних перерізів:

Вертикальна площина:

Горизонтальна площина:

;

Від консольного навантаження цепної передачі:

по отриманим результатам загальних моментів і величини крутного моменту будуємо їх епюри.

8.4 У відповідності з епюрами згинальних і крутних моментів і наявність напруження, встановлюємо небезпечні перерізи, які підлягають перевірочному розрахунку на втомленість.

Такими перерізами будуть перерізи під серединою зубчатого колеса та підшипником 4.

8.5 Переріз А-А.

8.5.1 Визначаємо сумарний згинальний момент в перерізі під серединою зубчастого колеса. Приймаємо, що момент від консольної сили в гіршому випадку співпадає по направленню з сумарним моментом від сил в зачепленні зубчастої передачі:

.

8.5.2.Осьвий момент опору вала з урахуванням шпонкового пазу:

Для вала з зубчастим колесом .

За ГОСТ 23360-78 табл. 8.5(5) ширина шпонкового пазу b=14 мм, глибина пазу на валу :

.

8.5.3. Полярний момент опору перерізу вала з урахуванням шпонкового пазу:

.

8.5.4. Амплітуда нормальних напружень. Вважаємо, що нормальні напруження згину змінюються по системному циклу:

.

8.5.5. Амплітуда дотичних напружень. Вважаємо, що вони змінюються по пульсуючому циклу:

.

8.5.6. Концентрація напружень обумовлена шпонковим пазом і встановленням зубчастого колеса на вал з натягом. При знаходженні коефіцієнту зниження границі витривалості для кожного концентратора напружень. За розрахункові приймаються ті коефіцієнти, які мають більші значення. Коефіцієнт зниження границі витривалості розраховуємо за формулою:

де і - ефективні коефіцієнти концентрації напружень з урахуванням шпонкового пазу. Знаходимо за табл.. 8.5(5) для сталі при маємо:

; ;

.

Від установки колеса на вагу з натягом коефіцієнт зниження межі витривалості в місцях напре совки колеса на вал знаходимо по відношенню: і .

За табл. 7.16 (5) при, , .

, ;

В подальших розрахунках використовуємо

8.5.7. Визначаємо коефіцієнт запасу витривалості по нормальним і дотичним напруженням:

8.5.8. Знаходимо коефіцієнт запасу міцності небезпечного перерізу А-А:

.

8.6. Переріз Б-Б

8.6.1. Концентрація напружень обумовлена посадкою внутрішнього кінця підшипника 4 на валу з натягом. В перерізі з’являється згинальний момент і крутний момент , .

9.6.2. Осьовий момент опору перерізу вала:

.

9.6.3. Полярний момент опору перерізу вала:

.

9.6.4. Амплітуда нормальних напружень циклу:

.

9.6.5. Амплітуда дотичних напружень циклу:

.

9.6.6. Концентрація напружень зумовлена посадкою внутрішнього кінця підшипника на валу з натягом при цьому коефіцієнті зниження границі витривалості:

Знаходимо відношення ; для вала в місцях напресовки підшипника. За табл. 8.7(5) при , , та приймаємо ; :

9.6.7. Коефіцієнт запасу витривалості по нормальним і дотичним напруженням:

9.6.8. Результуючий коефіцієнт запасу витривалості перерізу Б-Б:

Розрахункове значення коефіцієнтів запасу опору втомленому руйнуванню небезпечного перерізу перевищує доступний коефіцієнт запасу витривалості, тому розміри діаметрів валу та вибраний матеріал залишаємо без змін.