Проектировочный расчет валов

В зависимости от условий работы выбирают материал вала (таблица 2.39).

Определяют диаметр выходного конца вала по минимальным значениям допускаемых напряжений на кручение:

где Т – вращающий момент, Н · мм;

- допускаемое напряжение на кручение, для валов из сталей 40, 45, Ст. 5 принимают пониженное напряжение = 20-30 МПа.

Полученный результат округляют согласно ГОСТ 6636.

Диаметр выходного конца вала, который соединяется муфтой с валом электродвигателя, не должен отличаться от диаметра вала электродвигателя больше, чем на 20%. При выполнении этого условия соединения валов осуществляют стандартной муфтой.

Диаметр промежуточного вала определяют в опасном сечении, в месте расположения колеса, принимая = 10-20 МПа.

Разрабатывают конструкцию вала и по чертежу оценивают его размеры. Окончательно форму и размеры вала определяют после подбора подшипников и компоновки редуктора.

2.5.2.3 Уточненный (проверочный) расчет валов

Наметив конструкцию вала и установив основные размеры его (диаметры участков, расстояние между серединами опор и плечи сил, принятые из компоновки редуктора) выполняют уточненный (проверочный) расчет. Установлено, что, как правило, разрушение вала носит усталостный характер, и поэтому уточненный расчет вала проводят на сопротивление усталости, определяя расчетные коэффициенты запаса прочности S для предположительно опасных сечений валов:

S= ,

где S_σ и S_τ – коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям, определяемые по зависимостям:

s_-1 t_-1

S_s= ^{__________________}; S_t= ^{__________________}.

K_sD×s_а+y_s×s_m K_tD ×t_a+ y_t×t_m

Здесь и - амплитуды напряжений цикла; и - средние напряжения цикла.

В расчетах валов принимают, что возникающие от изгиба вала нормальные напряжения изменяются по симметричному циклу: (изгиб) и а возникающие от кручения касательные напряжения – по отнулевому циклу: .

- требуемое значение коэффициента запаса прочности;

= 1,3…1,5 – при обеспечении лишь прочности;

= 2,5…4 – при обеспечении прочности и жесткости.

где и - пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения (таблица 2.39);

и - коэффициенты концентрации напряжений для проверяемого сечения вала, которые рассчитывают по формулам:

= ; = ,

где К_σ и К_τ – эффективные коэффициенты концентрации напряжений, назначаемые в зависимости от вида концентратора (таблица 2.44);

К_F - коэффициент влияния шероховатости поверхности данного участка вала (таблица 2.45);

К_V - коэффициент влияния поверхностного упрочнения (таблица 2.46);

К_dσ и К_dτ – масштабный фактор (таблица 2.47);

ψ_σ и ψ_τ – коэффициенты чувствительности материала к асимметрии цикла (таблица 2.48);

Для участков вала при посадке деталей с натягом следует использовать значения таблицы 2.49 и формулу:

Напряжения в опасных сечениях определяются по формулам:

; ,

где М_иΣ и М_z – суммарный изгибающий и крутящий моменты в сечении вала, причем М_иΣ= (здесь М_иx и М_иy – изгибающие моменты относительно осей, используемых при построении эпюр);

W_{u нетто} и W_{к нетто} – осевой и полярный моменты сопротивления, определяемые по формулам таблицы 2.44.

---

Дата добавления: 2015-12-07