Уточненный расчёт валов

Расчёт ведущего вала

Крутящий момент на валу Tкр. = 18*10³ H·мм.

Для данного вала выбран материал: сталь 45. Для этого материала:

- предел прочности σ_b = 780 МПа;

- предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба

σ_-1= 0,43 · σ_b = 0,43 · 780 = 335 МПа;

- предел выносливости стали при симметричном цикле кручения

== 0,58 · == 0,58 · 335 = 193 МПа.

Рассмотрим два сечения:

1) Диаметр вала в данном сечении D = 24 мм. Это сечение при передаче вращающего момента через муфту рассчитываем на кручение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

Коэффициент запаса прочности по касательным напря­жениям

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напря­жжений

При d=24; b=8 мм; t₁=4 мм.

W_{к нетто}= 3066-282=2,78*10³ мм³

S=0,83eF_r=0,83*0,74*291=179H

Сечение проходит по прочности.

2) Рассмотрим сечение, где концентрация напряжений обусловлена переходом от  d=24 мм к d=28 мм при D / d =28/24=1,2 и r/d=1,6/24=0,07 коэффициенты концентрации напряжений k_α=1,8 и k_τ=1,3. Масштабные факторы ε_α=0,88 и ε_τ=0,77.

Изгибающий момент М=2,5* =2,5*272000^0,5*120/2=7,8*10³ Н мм

Осевой момент сопротивления W= πd³/32 = 3,14*24³/32=1,36 * 10³мм³

Амплитуда нормальных напряжений σ_v= М/W = 5,3*10³ / 1,36 * 10³=3,9 МПа

Полярный момент сопротивления W_ρ=2W=2* 1,36 * 10³=2,72* 10³ мм³

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напря­жений

Коэффициент запаса прочности по касательным напря­жениям

Коэффициент запаса, прочности по нормальным напря­жжениям

Результирующий коэффициент

Сечение проходит по прочности.

Расчет ведомого вала.

Материал вала – сталь 45 нормализованная,  σ_Β = 570 МПа.

Пределы выносливости  = 0,43·570 = 246 МПа

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений

  = 0,58·246 = 142 МПа.

1) Диаметр вала в данном сечении D = 25 мм. Это сечение при передаче вращающего момента через муфту рассчитываем на кручение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

Коэффициент запаса прочности по касательным напря­жениям

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напря­жжений

При d=25; b=8 мм; t₁=4 мм.

W_{к нетто}= 3066-282=2,78*10³ мм³

Принимаем k_τ=1,68, ε_τ=0,8 и ψ_τ = 0,1; k_α=1,6; ε_α=0,9;

Результирующий коэффициент

Сечение проходит по прочности.

2) Рассмотрим сечение в месте посадки колеса и рассчитываем его на кручение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.

Коэффициент запаса прочности по касательным напря­жениям

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напря­жжений

При d=36; b=10 мм; t₁=5 мм.

W_{к нетто}=π* d³/16 - b t₁(d - t₁)²/2d=9156,24 - 667,4=8,5*10³ мм³

Принимаем k_τ=1,68, ε_τ=0,715 и ψ_τ = 0,1; k_α=1,6; ε_α=0,835;

Результирующий коэффициент

Сечение проходит по прочности.