r/>
4.2.4 Розрахунок валів
Визначення діаметрів ступенів валів.
Визначимо діаметри вихідних кінців валів для установки підшипників за формулою, остаточно приймаючи діаметр валу під підшипники:
= (31)
де , Мм - розраховується діаметр i - го валу,
Т i , Нм - крутний момент на i-му валу,
= 20 ... 30 МПа - допустимі дотичні напруження, тоді:
d I == 22мм, d I = 25мм
d II == 26,22 мм, d II = 32мм
d III == 31,37 мм, d III = 36мм
d IV == 31,37 мм, d IV = 36мм
Розрахунок будемо виробляти для III- го валу, який є найбільш навантаженим, тому вихідними даними для розрахунку будуть: діаметр валу = 36 мм, крутний момент на валу = 216,4 кНм. Розрахунок ведемо для коліс Z і Z, d, d
Визначимо сили, що виникають в зачепленні:
Окружна сила
= 2 * /, Н (32)
F t 1 = 2 * 216,4/55 = 7,87 кН
F t 2 = 2 * 216,4/180 = 2,41 кН
Радіальна сила = *, Н (-кут зачеплення). (33)
F r 1 = 7,84 * tg20 = 2,85 кН
F r 2 = 2,41 * tg20 = 0,877 кН
Для коліс Z і Z:
(34)
В
(35)
В
Для коліс Z і Z:
(36)
В
(37)
В
Визначимо зусилля, що виникають в опорах, для цього розкладемо реакції на горизонтальні і вертикальні складові. Тоді реакції від сил в горизонтальній площині складуть:
,
(38)
В
,
(39)
В
У вертикальній площині:
В
(40)
В В
(41)
В
В
Рис 3. Епюри моментів третього валу
За отриманими значеннями знайдених реакцій і з епюр згинальних моментів у вертикальній і горизонтальній площинах визначаємо значення сумарних згинальних моментів по довжині вала з виразу:
M CYM . ІЗГ = (41)
де M CYM . ІЗГ , М ІЗГ.Г , M ІЗГ.В , Нм - відповідно сумарний згинальний момент і згинальні моменти в горизонтальній і вертикальній площинах.
M CYM . ІЗГА = 0
M CYM . ІЗГВ = 372,68 кHм;
M CYM . ІЗГС = 15,12 кHм;
M CYM . ІЗГ D = 0
5 Перевірочний розрахунок
5.1 Розрахунок статичної міцності вала
Статична міцність валу оцінюється по еквівалентному напрузі, яке підраховується по третій і четвертій теоріям міцності.
(42)
M CYM . MAX = 323,69 кН * м
За формулою 15.10
(43)
де d- внутрішній діаметр шліців вала, d = 32мм.
В
Дотичні напруги знаходимо за формулою:
(44)
де Т - крутний момент на валу, Н * м
В
Тоді
В В
де (45)
У Як матеріал для виготовлення вала приймемо сталь 18ХГТ
ГОСТ 4543 - 88, з механічними властивостями в нормалізованому стані:
= 650 МПа, = 450 МПа, 210 НВ.
В
106,7 <360 - Умова статичної міцності дотримується. br/>
5.2 Перевірочний розрахунок на втомну міцність
Для забезпечення достатньої втомної міцності, необхідно виконання наступного умови:
= (46)
де S - загальний коефіцієнт запасу міцності,
[S] = 1.5 допустимий коефіцієнт запасу міцності,
=-коефіцієнт запасу за нормальними напруженням,
де = 0.5 * = 0.4 * 750 = 300 МПа-межа витривалості сталі при симетричному циклі вигину.
=== 98,86 МПа - амплітуда циклу нормальних напруг, що дорівнює найбільшій напрузі вигину в перерізі
= 1,6 - ефективний коефіцієнт концентрації нормальних напружень,
= 0.72 - масштабний фактор для нормальних напружень,
= 1 - коефіцієнт, що враховує вплив шорсткості поверхні = 0.17 - коефіцієнт, коригуючий вплив постійної складової циклу напружень на опір втоми
= 0 - середня напруга циклу зміни нормальних напружень,
= - коефіцієнт запасу по дотичних напруг,
де = 0.2 * = 0.3 * 75 - = 150 МПа - межа витривалості сталі при симетричному циклі кручення,
= 0,5 * = 11,595 МПа - амплітуда циклу дотичних напружень
= 2,45-ефективний коефіцієнт концентрації дотичних напружень,
= 0.72 - масштабний фактор для дотичних напружень,
= 1 - коефіцієнт, що враховує вплив шорсткості поверхні,
= 0.085 - коефіцієнт, коригуючий вплив постійної складової циклу дотичних напружень на опір втоми,
== 11,595 МПа - середня напруга циклу зміни дотичних напружень. <...
