Расчет валов на полную статическую прочность

7. Расчет валов на полную статическую прочность

7.1 Быстроходный вал      

Определяем силы в зацеплении:

Н

Определяем реакции в опорах:

XOY:  ; 

           ; 

XOZ: ; , где

                                Н – сила, создаваемая натяжением ремней

          ;  

Строим эпюры моментов (рис 7.1):

:  Обход с правой стороны

                         

       

                

        Обход с левой стороны                   

       

          

         

          

:  Обход с правой стороны

  

 

           Обход с левой стороны

T:        Обход с правой стороны

Опасное сечение – точка A  (см. рис. 7.1)

Определяем момент эквивалентный

Определяем диаметр вала

,  где                                                                                         (7.1)

 

Подставив найденное значение  в (7.1), получим

Принимаем диаметр вала под подшипник 20 мм.

Рис.7.1.  Эпюры моментов, действующих на быстроходный вал

7.2 Промежуточный вал

Определяем силы в зацеплении:

Н

Определяем реакции в опорах:

XOY:  ; 

           ; 

XOZ: ;  

          ;  

Строим эпюры моментов (рис 7.2):

:  Обход с правой стороны

                         

       

                

    Обход с левой стороны                   

          

         

          

       

       

        

:  Обход с правой стороны

  

 

           Обход с левой стороны

T:        Обход с правой стороны

Т₁ = 0

Опасное сечение – шестерня  (см. рис. 7.2)

Определяем момент эквивалентный

Определяем диаметр вала

Принимаем диаметр вала под шестерней 25 мм.

Рис.7.2.  Эпюры моментов, действующих на промежуточный вал

7.3 Тихоходный вал

Определяем силы в зацеплении:

 -- сила, действующая на вал со стороны муфты

Определяем реакции в опорах:

XOY:  ; 

           ; 

XOZ: ;  

          ;  

Строим эпюры моментов (рис 7.3):

:  Обход с правой стороны

       

               

      

      

        Обход с левой стороны                   

          

         

          

:  Обход с правой стороны

  

 

           

           Обход с левой стороны

T:        Обход с левой стороны

               T₁ = 0

Опасное сечение колесо  (см. рис. 7.3)

Определяем момент эквивалентный

Определяем диаметр вала

Принимаем диаметр вала 35 мм.

Рис.7.3.  Эпюры моментов, действующих на тихоходный вал

7.4 Расчет промежуточного вала на усталостную прочность

Расчет проводится в сечении максимальных концентраторов напряжения      

где      s  –  запас сопротивления усталости;

s_s –  запас сопротивления усталости только по изгибу;

s_t –  запас сопротивления усталости только по кручению;

                             

где      σ_-1 = 0,4σ_В [МПа];     τ_-1 = 0,3σ_В [МПа] – пределы выносливости стали;

K_σ, K_t – коэффициенты концентрации нормальных и касательных  напряжений;

ψ_σ, ψ_t  – коэффициенты, корректирующие влияние постоянной составляющей цикла напряжений на сопротивление усталости;

σ_α, t_α – амплитуда цикла нормальных напряжений;

σ_m, t_m – средне напряжение цикла нормальных напряжений;

K_d, K_F – масштабный фактор и фактор шероховатости поверхности

Концентрация напряжений обусловленная наличием шпоночного паза

Концентрация напряжений обусловленная наличием перехода от диаметра 35 мм к диаметру 40 мм.