10 Уточнённый расчёт валов
10.1 Ведущий вал.
Материал вала тот же, что и для шестерни (шестерня выполняется заодно с валом), т. е. сталь 45, термообработка – улучшение.
При диаметре заготовки до 90мм (в нашем случае dа1=62,5 мм) среднее значение σb=780 МПа.[2]
Предел выносливости при симметричном цикле изгиба
σ-1
0,43σb
(10.1)
σ-1=0,43×780=335 МПа
Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений
τ-1 0,58σ-1 (10.2)
τ-1=0,58×335=194 МПа
Сечение А – А
Это сечение при передаче вращающего момента от электродвигателя через муфту рассчитывается на кручение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.
Коэффициент запаса прочности
(10.3)
где амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла
(10.4)
При d=32 мм; b=6 мм; t1=3,5 мм
(10.5)
Wк нетто =
Принимается kτ=1,7; ετ=0,77; ψτ=0,1 [1]
Определяется изгибающий момент от консольной нагрузки
(10.6)
где l – длина полумуфты, мм.
M=2,5
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
(10.9)
Результирующий коэффициент запаса прочности
(10.10)
получился близким к коэффициенту запаса Sτ= 10,91. Это расхождение свидетельствует о том, что консольные участки валов оказываются прочными и что учёт консольной нагрузки не вносит существенных изменений. Фактическое расхождение будет ещё меньше, так как посадочная часть вала обычно бывает короче, чем длина полумуфты, что уменьшает значения изгибающего момента и нормальных напряжений.
По этим причинам проверять прочность в сечениях Б – Б и В – В нет необходимости.
10.2 Ведомый вал
Материал вала – сталь 45 нормализованная; σb=570 МПа.
Пределы выносливости σ-1=245 МПа и τ-1=142МПа.
Сечение А – А
Диаметр вала в этом сечении 40 мм. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки: kσ=1,6 и kτ=1,5; масштабные факторы εσ=0,88; ετ=0,77; коэффициенты ψσ=0,2 и ψτ=0,1.[1]
Крутящий момент Т2=92,3×103 Нмм.
Изгибающий момент в горизонтальной плоскости
М=Rx3l2 (10.11)
М = 108×43 = 4,6×103 Нмм
изгибающий момент в вертикальной плоскости
М=Ry3l2+
Fa
(10.12)
М = 791×43+389x(135/2) = 60×103 Нмм
суммарный изгибающий момент в сечении А – А
МА – А=
Нмм
Момент сопротивления кручению (d=35 мм; b=10 мм; t1=5 мм)
(10.13)
Wк нетто =
Момент сопротивления изгибу
(10.14)
Wнетто=
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений
(10.15)
Амплитуда нормальных напряжений изгиба
(10.16)
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
(10.17)
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
(10.18)
Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения А – А
(10.19)
