12. Уточненный расчет валов

Уточненный расчет валов заключается в определении коэффициентов запаса прочности S для опасных сечений и сравнении их с требуемыми значениями S.

Условие прочности соблюдено при S   S,

где  S – допускаемое значение коэффициента запаса прочности:

 S = 1,5… 2,5 [2, c. 162].

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

S_ = _-1 / (K_ _v /_ + _ _m),

где _-1– предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба;

K_– эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений;

_– масштабный фактор для нормальных напряжений;

_v – амплитуда цикла нормальных напряжений;

_– коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла нормальных напряжений (для углеродистых сталей _ = 0,2, для легированных _ = 0,25…0,30 [7, c.163]);

_m – среднее напряжение цикла нормальных напряжений.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

S_ = _-1/ (K_/ _ _v + _ _m) ,

где _-1– предел выносливости стали при симметричном цикле кручения;

K_– эффективный коэффициент концентрации касательных напряжений;

_– масштабный фактор для касательных напряжений;

_v – амплитуда цикла касательных напряжений;

 – коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла касательных напряжений, _ = 0,1 [7, c.166];

_m – среднее напряжение цикла касательных напряжений.

_v = _m = 0,5_max = 0,5Т / W_к.

Результирующий коэффициент запаса прочности

S = S_ S_ / (S_ ² + S_² )^1/2 .

Нормальные напряжения от изгиба изменяются по симметричному циклу, а касательные – от кручения по отнулевому (пульсирующему) циклу.

12.1. Расчет ведущего вала

Поскольку шестерня выполнена заодно с валом, материал вала тот же, что и для шестерни: сталь 45, термическая обработка улучшение.

При диаметре заготовки меньше 90 мм (в нашем случае (d_a₁ = 50,7 мм) среднее значение _в = 780 МПа (табл. П.3.6).

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба

 _-1 = 0,43_в = 0,43 780 = 335 МПа.

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений

 _-1  0,58  _-1 = 0,58 335,4 = 194 МПа.

Сечение А-А

Это сечение при передаче вращающего момента от электродвигателя через муфту рассчитываем на кручение . Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.

S_ = _-1 / (K_ / _ ·  _v + _ _m ) ,

где _v– амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла,

_v= _m = _max/ 2 = T₁/ 2 W_{к.нетто},

здесь W_{к.нетто} – момент сопротивления сечения кручению.

При d =16 мм, b х h = 5 х 5 мм ; t₁=3,0 мм

W_{к.нетто}= d ³/ 16 – bt₁(d – t₁)² /(2 d) = мм³.