Ориентировочный расчёт валов, страница 9

;                                   (200)

Для реверсивной работы  . Полный коэффициент запаса:

                                             (201)

Допускаемый коэффициент запаса по условию прочности [s] = 1,7, по условию  жёсткости [s] ³2,5. Чрезмерный запас прочности нежелателен по экономическим соображениям, поэтому назначают [s]_max = 3,5 за исключением строго обоснованных случаев. Выводы о соответствии рабочих и допускаемых коэффициентов делают по наиболее опасному сечению (с наименьшим коэффициентом запаса). В других сечениях он будет выше. Предельные напряжения и другие характеристики материалов валов приведены в табл. 29.

Таблица 29

Механические характеристики основных материалов валов

При выборе коэффициентов при напрессовке следует знать, что табличные значения К_s/e_s[11] соответствуют давлению р ³20 МПа (при посадках H7/s6 и Н7/t6). При давлениях р = 10...20 МПа (L0/k6, Н7/p6, Н7/r6) значения К_s/e_sследует снижать на 15...5%. При использовании вала специальной формы вала (со ступицей больше длины головки) табличную величину К_s/e_sумножают на 0,7, а специальной формы ступицы (кольцевые проточки) — на 0,6. Для касательных напряжений

.                                             (202)

При наличии двух концентраторов, например, у заплечика подшипника качения (сечение Д-Д на рис. 37, ж) расчёт ведут по концентратору с наибольшим

К_s/e_s. Эффективные коэффициенты концентрации напряжений, отсутствующие в учебном пособии [11], приведены в табл. 30.

Таблица 30

Эффективные коэффициенты концентрации напряжений

    Примечание. Вчислителе значения для валов с прямобочными шлицами, в знаменателе – для эвольвентных шлицев.

         Пример 20. Выполнить уточнённый расчёт промежуточного вала двухступенчатого коническо-цилиндрического редуктора по исходным данным примера  17. Крутящий момент T_II  = 84 Н·м. Диаметр головки d₁ = 36 мм, диаметр шейки d₂ = 30 мм. Осевые усилия F_a1 = 362 Н, F_a2  = 572 Н. Расстояния между линиями действия сил (из эскизной компоновки): l₁ = 70 мм, l₂ = 60 мм, l₃ = 50 мм (рис. 32).

Ширина венца цилиндрической шестерни b = 36 мм, ширина подшипника качения В = 16 мм. Диаметры цилиндрической шестерни: d_a1 = 69,57 мм, d_f1 = 60,57 мм. Шероховатость поверхностей R_a = 2,5 мкм. Материал вала сталь 40Х, термообработка – улучшение. Работа нереверсивная.

Решение.

1) Приняты расчётные сечения А-А, Б-Б, В-В, Г-Г, Д-Д (рис. 37, ж). Их расстояния до опоры 1: l _А-А = l₁ = 70 мм, l _Б-Б = l₁ + 0,5 l_ст = 70 + 0,5·50 = 95 мм, l _В-В = l₁ + l₂ - 0,5 b = 70 + 60 - 0,5·36 = 112  мм, l _Г-Г  = l₁ + l₂ = 70 + 60 = 130 мм, l _Д-Д =  l₁ + l₂ + l₃ – 0,5 В= 70 + 60 + 50 - 0,5·16 = 172  мм.

2) Изгибающие моменты в расчётных сечениях.