2. Алгоритм расчета вала на статическую прочность и выносливость

Для выполнения проверочного расчёта вала на статическую прочность и выносливость необходимы следующие исходные данные:

1. Эскиз вала (рис. 1, а) с полученными в ходе проектного расчета и дальнейшего конструирования вала предварительными значениями диаметров всех его участков и линейных размеров этих участков в осевом направлении.

2. Нагрузки, действующие на вал и определённые в ходе расчёта редукторных и открытых передач привода машины:

- вращающий момент ;

- силы в зацеплении редукторной передачи - окружная , радиальная , осевая ;

- консольная сила , с которой открытая передача (цепная, ремённая) или муфта воздействуют на консольный (концевой) участок вала.

Если значение консольной силы от муфты неизвестно, то её можно определить как

, (13)

где - окружная сила на расчётном диаметре муфты.

Для упругих муфт с неметаллическим упругим элементом, широко используемых в приводах машин, допускают также использование зависимости

. (14)

3. Геометрические параметры установленных на валу зубчатых или червячных колёс и подшипников, например, делительный диаметр колеса и ширина подшипника.

4. Коэффициент перегрузки , учитывающий повышение статических нагрузок на вал в момент пуска электродвигателя привода, в состав которого входит редуктор с рассчитываемым валом. В большинстве случаев [4].

Рис. 1. Эскиз вала, его расчетная схема и эпюры

изгибающих и крутящего моментов

2.1. Выбор материала вала

Основными материалами для большинства валов силовых передач являются среднеуглеродистая сталь 45 или легированная сталь 40Х. Для высоконапряженных валов ответственных машин используют легированную сталь 40ХН и др. Для малонагруженных валов допускается применять сталь 5.

Требуемые для расчета механические характеристики выбранного материала определяют по табл. 1.

_{Таблица 1}

Механические характеристики материалов

Марка стали	Диаметр заготовки, мм	Твердость, НВ (не менее)	Механические характеристики, МПа					Коэффициент
5	любой	190	520	280	150	220	130	0,06
45	≤120	227	820	640	290	360	200	0,09
	≤80	260	900	650	390	410	230	0,10
40Х	≤200	240	790	640	380	370	210	0,09
	≤120	270	980	780	450	410	240	0,10
40ХН	≤200	270	980	750	450	420	230	0,10
20Х	≤120	197	650	400	240	310	170	0,07
12ХН3А	≤120	260	930	685	490	430	240	0,10
18ХГТ	≤60	330	1180	930	660	500	280	0,12
Примечания: - временное сопротивление, - предел текучести при кручении, и - коэффициенты, характеризующие чувствительность материала к асимметрии цикла напряжений изгиба и кручения