4.2.1. Расчет быстроходного вала

1.Вал передает момент

2.В зацеплении со стороны шестерни действуют силы:

окружная:

радиальная:

осевая:

3.Нагрузка, изгибающая вал в ременной передачи определяется по формуле:

4.Опорные реакции в вертикальной плоскости:

Проверка:

5.Опорные реакции в горизонтальной плоскости:

Проверка:

6.Изгибающие моменты:

• в вертикальной плоскости

в горизонтальной плоскости

7.Суммарный изгибающий момент в сечении под шестерней (это самое нагруженное сечение).

8.Эквивалентный момент

9.Диаметр в рассчитываемом сечении (опасном).

Окончательно принимаем по ГОСТ 6636-69 диаметр вала d_п = 45 мм.

10.Диаметр выходного конца вала

Ослабление вала шпоночной канавкой необходимо компенсировать увеличением диаметра примерно на 5…10%.

Окончательно принимаем по ГОСТ 6636-69 диаметр выходного конца вала d_к =36 мм.

d_ш = 50 мм – диаметр участка вала под шестерню.

11.Производим проверочный расчет вала на выносливость для опасного сечения. В сечении действует наибольший изгибающий момент М, и крутящий момент Т.

12.Момент сопротивления сечения вала

13.Амплитуда номинальных напряжений изгиба при симметричном цикле изменения напряжений изгиба

Наиболее подходящим материалом для этого вала является Сталь 40XH. термообработка - улучшение, твёрдость не менее НВ 310. Механические характеристики: _b=883МПа, _т=981МПа, _т=490МПа, _-1=432МПа,_-1=294 МПа.

14.Коэффициент безопасности в сечении по изгибу

где К_σ – эффективный коэффициент концентрации напряжений для вала при изгибе [3, табл. 14.2];

ε_σ – коэффициент, учитывающий снижение механических свойств металла с ростом размера заготовок [3, табл. 14.3];

ψ_σ– коэффициент, учитывающий влияние постоянной составляющей цикла на усталость вала[3, табл. 14.3];

σ_m = 0 – постоянная составляющая цикла изменения напряжений (при симметричном цикле изменения напряжений изгиба равна нулю).

15.Определяем коэффициент безопасности по кручению. Полярный момент сопротивления по опасному сечению

16.При нереверсивном вращении вала напряжения кручения изменяются по пульсирующему циклу, поэтому переменные составляющие (амплитуды) и постоянные составляющие (среднее напряжение) цикла

17.Коэффициент безопасности в сечении по изгибу

где К_τ – эффективный коэффициент концентрации напряжений для вала при кручении[3, табл. 14.2];

ε_τ – коэффициент, учитывающий снижение механических свойств металла с ростом размера заготовок [3, табл. 14.3];

ψ_τ– коэффициент, учитывающий влияние постоянной составляющей цикла на усталость вала[3, табл. 14.3];

18.Общий коэффициент безопасноти по усталостной прочности для сечения

Условие прочности выполняется.

4.2.2. Расчет тихоходного вала

1.Вал передает момент

2.В зацеплении со стороны шестерни действуют силы:

окружная:

радиальная:

осевая:

3.Нагрузка, изгибающая вал от муфты определяется по формуле:

4.Опорные реакции в вертикальной плоскости:

Проверка:

5.Опорные реакции в горизонтальной плоскости:

Проверка:

6.Изгибающие моменты:

• в вертикальной плоскости

• в горизонтальной плоскости

7.Суммарный изгибающий момент.

8.Эквивалентный момент

9.Диаметр выходного конца вала

Ослабление вала шпоночной канавкой необходимо компенсировать увеличением диаметра примерно на 5…10%.

Окончательно принимаем по ГОСТ 6636-69 диаметр выходного конца вала d_к =56 мм.

10. d_ш = 70 мм – диаметр участка вала под колесом.

Принимаем принимаем по ГОСТ 6636-69 диаметр вала d_п = 65 мм.

11.Производим проверочный расчет вала на выносливость для опасного сечения. В сечении действует наибольший изгибающий момент М, и крутящий момент Т.

Момент сопротивления сечения вала

13.Амплитуда номинальных напряжений изгиба при симметричном цикле изменения напряжений изгиба

Наиболее подходящим материалом для этого вала является Сталь 40XH. термообработка - улучшение, твёрдость не менее НВ 310. Механические характеристики: _b=883МПа, _т=981МПа, _т=490МПа, _-1=432МПа,_-1=294 МПа.

14.Коэффициент безопасности в сечении по изгибу

где К_σ – эффективный коэффициент концентрации напряжений для вала при изгибе [3, табл. 14.2];

ε_σ – коэффициент, учитывающий снижение механических свойств металла с ростом размера заготовок [3, табл. 14.3];

ψ_σ– коэффициент, учитывающий влияние постоянной составляющей цикла на усталость вала[3, табл. 14.3];

σ_m = 0 – постоянная составляющая цикла изменения напряжений (при симметричном цикле изменения напряжений изгиба равна нулю).

15.Определяем коэффициент безопасности по кручению. Полярный момент сопротивления по опасному сечению

16.При нереверсивном вращении вала напряжения кручения изменяются по пульсирующему циклу, поэтому переменные составляющие (амплитуды) и постоянные составляющие (среднее напряжение) цикла

17.Коэффициент безопасности в сечении по изгибу

где К_τ – эффективный коэффициент концентрации напряжений для вала при кручении[3, табл. 14.2];

ε_τ – коэффициент, учитывающий снижение механических свойств металла с ростом размера заготовок [3, табл. 14.3];

ψ_τ– коэффициент, учитывающий влияние постоянной составляющей цикла на усталость вала[3, табл. 14.3];

18.Общий коэффициент безопасноти по усталостной прочности для сечения

Условие прочности выполняется.