3.2 Расчет промежуточного вала

Исходные данные:

F_t1=1.93 kH F_t2=0,515 kH

F_r1=0.7 kH F_r2=0,19 kH

F_a1=0.44 kH F_a2=0,12 kH

T=41,81 H*м d₁=43,57 мм

n=185 мин^-1 d₂=166,66 мм

Материалы и термообработка валов.

Так как вал изготовлен заодно с шестерней, то выбираем для вала материал шестерни: сталь 40х, термообработка - улучшение и закалка ТВЧ, (для шестерни).

3.1.2 Проектный расчет вала

мм

Назначаем d_К=24 мм

Исходя из конструкторских соображений назначаем:

d_П=d_БК=30 мм

d_БП=36 мм

3.1.3 Проверочный расчет вала

Рисунок 3.2 - Расчетна я схема и эпюры моментов промежуточного вала

Определяем реакции в опорах (вертикальная плоскость).

М_А=0: F_r1*AC- +R_B*AB+F_r2*AD+

kH

М_В=0: R_A*AB-F_r1*CB- +F_r2*BD+

kH

R_AB+R_BB-F_r1-F_r2=0

0.24+0.65-0.7-0.19=0 - реакции найдены верно.

Строим эпюру изгибающих моментов М_UB.

I-I: М_UB=R_AB*Z₁ 0 ≤ Z₁ ≤ AC

Z₁=0 = M_UB=0

Z₁=AC = M_UB=0.24*36.5=8.76 Нм

II-II: M_UB=R_AB*(AC+Z₂)-F_r1*Z₂- 0 ≤ Z₂ ≤ BC

Z₂=0 = M_UB=0.24*36.5- =-0.83 Нм

Z₂=BC = M_UB=0.24*73-0.7*36.5- =-17.62 Нм

III-III: M_UB=-F_r2Z₃- 0 ≤ Z₃ ≤ BD

Z₃=0 = M_UB=- =-10.0 Нм

Z₃=BD = M_UB=-0,19*40- =-17,62 Нм

Определяем реакции в опорах (горизонтальная плоскость).

М_А=0: -R_BГ*АВ-F_t1*AC+F_t2*AD=0

kH

M_B=0: R_AГ*AB+F_t1*BC+F_t2*BD=0

kH

R_AГ+F_t1+R_BГ-F_t2 =0

-1.247+1.93-0.168-0.515=0 - реакции найдены верно.

Строим эпюру изгибающих моментов М_UГ.

I-I: M_UГ=R_АГ*Z₁ 0 ≤ Z₁ ≤ AC

Z₁=0 = M_UГ=0

Z₁=AC = M_UГ=-1.247*36.5=-45.52 Нм

II-II: M_UГ=R_АГ*(AC+Z₂)+F_t1*Z₂ 0 ≤ Z₂ ≤ BC

Z₂=0 = M_UГ=-1.247*36.5=-45.52 Нм

Z₂=BC =M_UГ=-1.247*73+1.93*36.5=-20.6 Нм

III-III: M_UГ=-F_t2*Z3 0 ≤ Z₃ ≤ BD

Z₃=0 = M_UГ=0

Z₃=BD = M_UГ=-0.515*40=-20.6 Hм

По эпюрам устанавливаем опасные сечения:

1) по впадинам шестерни;

2) в опоре В;

3) в месте посадки колеса на вал.

Проверяем первое опасное сечение по впадинам шестерни.

Нм

МПа

МПа

МПа

_-1=0,43_в=0,43*900=387 МПа

S=1.5-2.5

K_σ=1.85

ε=0.74

МПа

_Э=11.32 < []=77,4 МПа

Прочность вала в данном сечении обеспечена.

Проверяем второе опасное сечение в опоре В.

Нм

МПа

МПа

МПа

_-1=0,43_в=0,43*900=387 МПа

S=1.5-2.5

Концентратором является ступенчатый переход с галтелью.

K_σ=1.75

ε=0.83

МПа

_Э=16,75 < []=91,77 МПа

Прочность вала в данном сечении обеспечена.

Проверяем третье опасное сечение в месте посадки колеса на вал.

МПа

МПа

МПа

Концентраторы напряжений:

1) шпоночный паз;

2) посадка с натягом.

Наиболее неблагоприятным является посадка с натягом.

_-1=0,43_в=0,43*900=387 МПа

S=1,5 - 2,5

¹=0,305+0,0014*_В=0,305+0,0014*900=1,565

¹¹=1,т.к. р>25 МПа

МПа

_Э=27,17 < []=61,82 МПа

Прочность вала в данном сечении обеспечена

Приведенные расчеты показали, что конструкция вала, материал и термообработка выбраны правильно.