7. Розрахунок валів на витривалість

Ведучий вал.

Необхідні механічні характеристики матеріалу вала.

Границі витривалості:

= 0,45 598 = 257 МПа;

= 0,25 257 = 149 МПа.

де – - границя міцності, МПа.

Вихідні параметри: Т₁ = 32,53 Нм; d = 28мм; b = 8мм; t₁ = 4мм.

Осьовий і полярний моменти опору перерізу вала:

Wo =

W_{к.нетто} =

де d – діаметр вала, мм.; t₁ – глибина паза в валі, мм.

Середні та амплітудні напруження циклу:

де Т₁ – обертальний момент; W_{к.нетто} - полярний моменти опору перерізу вала.

де - згинальний момент; Wо - осьовий момент опору перерізу вала.

Згинальні моменти в перерізі вала

Сумарний згинальний момент

Коефіцієнти запасу міцності:

де - = 1,6;– ефективний коефіцієнт концентрації напружень біля шпонкового паза;= 0,85 – коефіцієнт впливу розмірів поперечного перерізу вала;- коефіцієнт чутливості матеріалу вала до асиметрії циклу нормальних напружень;

де - = 1,5 – ефективний коефіцієнт концентрації напружень біля шпонкового паза;= 0,73 – коефіцієнт впливу розмірів поперечного перерізу вала;- коефіцієнт чутливості матеріалу вала до асиметрії дотичних напружень;- середні та амплітудні напруження циклу.

S = 5,36

Отже, міцність вала в перерізі забезпечено, оскільки S = 5,36 > = 1.5...2,5.

Ведений вал.

Місце під зубчасте колесо.

Необхідні механічні характеристики матеріалу вала.

Границі витривалості:

= 0,45 598 = 257 МПа;

= 0,25 257 = 149 МПа.

де – - границя міцності, МПа.

Вихідні параметри: Т₂ = 97,3 Нм; d = 50мм; b = 16мм; t₁ = 6мм.

Згинальні моменти в перерізі вала

Сумарний згинальний момент

Осьовий і полярний моменти опору перерізу вала:

Wo =

Wp =

де d – діаметр вала, мм.; t₁ – глибина паза в валі, мм.

Середні та амплітудні напруження циклу:

де Т₃ – обертальний момент; Wp - полярний моменти опору перерізу вала.

де - згинальний момент; Wо - осьовий момент опору перерізу вала.

Коефіцієнти запасу міцності:

де - = 1,6;– ефективний коефіцієнт концентрації напружень біля шпонкового паза;= 0,81 – коефіцієнт впливу розмірів поперечного перерізу вала;- коефіцієнт чутливості матеріалу вала до асиметрії циклу нормальних напружень

де - = 1,5 – ефективний коефіцієнт концентрації напружень біля шпонкового паза;= 0,7 – коефіцієнт впливу розмірів поперечного перерізу вала;- коефіцієнт чутливості матеріалу вала до асиметрії дотичних напружень;- середні та амплітудні напруження циклу.

S =

Отже, міцність вала в перерізі забезпечено, оскільки S = 22 > = 1.5...2,5.

8. Підбір і перевірка шпонкових з’єднань

Вибираємо шпонки призматичні з округленим торцем. Розміри перерізів шпонок, пазів і довжини шпонок вибираємо по ГОСТ 23360-78. Матеріал шпонок – сталь 45 – нормалізована.

Напруження зминання і умова міцності визначаємо за формулою:

де - - допустиме напруження зминання, при стальній ступиці=100120МПа;

Т – крутний момент , Нм;

d – діаметр вала, мм;

h – висота шпонки. мм;

b – ширина шпонки, мм;

t₁ – глибина паза в валі, мм;

l – довжина шпонки, мм.

Ведучий вал.

Шпонка під муфту: d=28мм; bh=87 ; t₁ = 4мм; t₂ = 3,3мм – глибина паза втулки ( в даному випадку в шестерні чи зубчастому колесі); l = 40мм; момент на ведучому валі Т₁ = 32,53

= 24,2МПа<

Ведений вал.

Шпонка під зубчастим колесом: d=50мм; bh=1610; t₁ = 6мм; t₂ = 4,3мм - глибина паза втулки ( в даному випадку в шестерні чи зубчастому колесі); l = 45мм; момент на ведучому валі Т₂ = 97,3

=33,5МПа<

Умова <виконується.

Шпонка на вихідному кінці під муфту: d=30мм; bh=108;t₁ = 5мм; t₂ = 3,3мм - глибина паза втулки ( в даному випадку в шестерні чи зубчастому колесі); l = 50мм; момент на ведучому валі Т₂ = 97,3

=54МПа<

Умова <виконується.