.1.1 Визначення силових факторів
Перетин I - I.
Згинальні моменти:
в горизонтальній площині (XOZ)
М1Г=(R1Г + R1К)? (? -? 1) · 10 - 3;
М1Г=(1634,65 + 700,508)? (386 - 200,5)? 10 - 3=433,17 Н · м
у вертикальній площині (YOZ) праворуч від перетину
М1В пр=R1В? (? -? 1)? 10 - 3;
М1В пр=3622,006? (386 - 200,5)? 10 - 3=671,88 Н · м
у вертикальній площині (YOZ) зліва від перетину
М1В лев=R1В? ? 1? 10 - 3;
М1В лев=566,994? 386? 10 - 3=218,86 Н · м
Сумарний згинальний момент
Н · м;
=832,92 Н · м
Крутний момент МК1=МК=Т2=176,201 Н · м.
Осьова сила Fa1=Fa,=11164 Н
Перетин II - II.
Згинальний момент
Н · м
=270,396 Н
Крутний момент МК2=МК=176,201 Н · м
Осьова сила Fa2=Fa,=11164 Н.
.1.2 Геометричні характеристики небезпечних перетинів вала
Перетин I - I.
Перетин II - II.
.1.3 Розрахунок вала на статичну міцність
Перетин I - I.
Напруження згину з розтягуванням (стисненням) у1 і напруги крутіння ф1
МПа,
де - коефіцієнт перевантаження (дивись розділ 1.1.).
=77,25 МПа,
МПа.
=7,59 МПа
Приватні коефіцієнти запасу міцності по нормальних і дотичних напруг:
,
де і - межі плинності по нормальних і дотичних напруг (дивися 1, табл. 10.2, стор. 185 для сталі 40х і ув=900 МПа).
Приймаються=750 МПа і=450 МПа
=9,71
=59,29
Загальний коефіцієнт запасу міцності за межею текучості:
9,59 gt; 2,0
Перетин II - II.
Напруга вигину з розтягуванням (стисненням) у2 і напруги крутіння ф2:
МПа
МПа
=108 МПа
=28,6 МПа
Приватні коефіцієнти запасу міцності по нормальних і дотичних напруг:
=6,94
=15,73
Загальний коефіцієнт запасу міцності за межею текучості:
6,35 gt; 2,0.
.1.4 Розрахунок вала на опір втоми
Перетин I - I.
Визначаються амплітуда напружень і середнє напруження циклу:
=23,74
=1,308
=1,308;
Витки черв'яка представляють собою кручені поверхню, тому концентратори напружень - переходи по діаметру западин. За табл. 10.12 (дивися 1, стор. 192), для у1=900 МПа.
Ку=2,45 - для різьблення;
Кф=2,1 - для різьблення.
За табл. 10.7 (дивися 1, стор 191) для діаметра df1=70 мм, для кручення і вигину Kdу (Kdф)=0.65.
Кf у і Kf ф- коефіцієнти, що враховують вплив якості поверхні. За табл. 10.8 (дивися 1, стор. 191) для й чистового шліфування: f у=0,91 ... 0,86; f ф=0,95 ... 0,92.
Приймаємо Kf у=0,885 і Kf ф=0,935;
Кv - коефіцієнт впливу поверхневого зміцнення:
За табл. 10.9 (1, стор. 191) при загартуванню ТВЧ для Ку gt; 1,8v=2,4 ... 2,8.
Приймаємо Kv=2,6;
Коефіцієнти зниження межі витривалості:
=1,5
=1,27
Межі витривалості валу в перерізі:
,
де і - межі витривалості гладких зразків при симетричному циклі згину та кручення (дивися 1, табл. 10.2, стор. 185, для стали 40х, ув=900 МПа)
Приймаються=410 і=240
=273,3
=188,98
Коефіцієнт впливу асиметрії циклу:
, де ш=0,1 (дивися 1, табл. 10.2).
=0,079
Коефіцієнти запасу по нормальних і дотичних напруг:
=11,51
=133,9
Коефіцієнт запасу міцності в перерізі:
=11,47 gt; 2,0
Перетин II - II.
Амплітуди напруг і середнє напруження циклу:
=30,22
=4,9
=4,9
Внутрішнє кільце підшипника кочення встановлено на вал по посадці з натягом, яке є концентратором напружень.
За таб. 10.13 (1, стор. 192) для ув=900 МПа і dn1=45 мм:
Приймаємо 4,4 і 2,65.
Поверхность вала шліфується під підшипник з Ra=0,8 мкм. За табл. 10.8 (дивися 1, стор. 191) для ув gt; 700 МПа: f у=0,91 ... 0,86; f ф=0,95 ... 0,92
Приймаємо Kf у=0,885 і Kf ф=0,935.
KV=1 - поверхня вала без зміцнення.
Коефіцієнти зниження межі витривалості:
.
=4,53
=2,72
Межі витривалості валу в перерізі:
=90,5
=88,2
=0,037
Коефіцієнти запасу по нормальних і дотичних напруг:
=2,99
=17,36
Коефіцієнт запасу міцності:
=2,95 gt; 2,0
