Расчёт 2-го вала

Крутящий момент на валу Tкр.= T2= 292753,349 H·мм.

Для данного вала выбран материал: сталь 45. Для этого материала:

- предел прочности sb= 780 МПа;

- предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба

s-1= 0,43 · sb= 0,43 · 780 = 335,4 МПа;

- предел выносливости стали при симметричном цикле кручения

t-1= 0,58 · s-1= 0,58 · 335,4 = 194,532 МПа.

2 - е с е ч е н и е.

Диаметр вала в данном сечении D = 55 мм. Концентрация напряжений обусловлена наличием двух шпоночных канавок. Ширина шпоночной канавки b = 16 мм, глубина шпоночной канавки t1= 6 мм.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

Ss= (11.39)

- амплитуда цикла нормальных напряжений:

sv= 18,515 МПа, (11.40)

здесь

Wнетто= (11.41)

Wнетто= = 12142,991 мм3,

где b=16 мм - ширина шпоночного паза; t1=6 мм - глубина шпоночного паза;

- среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

sm= 0,114 МПа, (11.42)

здесь: Fa= 271,098 МПа - продольная сила,

- ys= 0,2 - см. стр. 164[1];

- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1];

- ks= 1,8 - находим по таблице 8.5[1];

- es= 0,82 - находим по таблице 8.8[1];

Тогда:

Ss= 8.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

St= где: (11.43)

- амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

tv= tm= (11.44)

tv= tm= = 5,14 МПа,

здесь

Wк нетто= (11.45)

Wк нетто= 28476,818 мм3,

где b=16 мм - ширина шпоночного паза; t1=6 мм - глубина шпоночного паза;

- yt= 0.1 - см. стр. 166[1];

- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1].

- kt= 1,7 - находим по таблице 8.5[1];

- et= 0,7 - находим по таблице 8.8[1];

Тогда:

St= 14,536.

Результирующий коэффициент запаса прочности:

S = = = 7,009 (11.46)

Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2,5.

Проверим вал на статическую прочность.

Проверку будем проводить по допустимым напряжениям. Коэффициент перегрузки Кп = 1. Проверка по допустимым напряжениям на статическую прочность проводится по формуле 11.2[2]:

sэкв.max= Kп· sэкв.= Кп· £ [sст.], где: (11.47)

176 МПа, здесь sт = 440 МПа; [S]=2.5 - минимально допустимый коэффициент запаса прочности.

Тогда:

sэкв.max= 1 · = 20,544 МПа £ [sст.]

Таким образом сечение полностью проходит по прочности.

3 - е с е ч е н и е.

Диаметр вала в данном сечении D = 50 мм. Концентрация напряжений обусловлена посадкой подшипника с гарантированным натягом (см. табл. 8.7[1]).

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

Ss= (11.48)

- амплитуда цикла нормальных напряжений:

sv= 22,882 МПа, (11.49)

здесь

Wнетто= 12271,846 мм3 (11.50)

- среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

sm= 0,138 МПа, (11.51)

здесь: Fa= 271,098 МПа - продольная сила,

- ys= 0,2 - см. стр. 164[1];

- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1];

- s= 3,102 - находим по таблице 8.7[1];

Тогда:

Ss= 4,582.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

St= где: (11.52)

- амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

tv= tm= (11.53)

tv= tm= = 5,964 МПа,

здесь

Wк нетто= 24543,693 мм3 (11.54)

- yt= 0.1 - см. стр. 166[1];

- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1].

- = 2,202 - находим по таблице 8.7[1];

Тогда:

St= 13,762.

Результирующий коэффициент запаса прочности:

S = = = 4,347 (11.55)

Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2,5.

Проверим вал на статическую прочность.

Проверку будем проводить по допустимым напряжениям. Коэффициент перегрузки Кп = 1. Проверка по допустимым напряжениям на статическую прочность проводится по формуле 11.2[2]:

sэкв.max= Kп· sэкв.= Кп· £ [sст.], где: (11.56)

176 МПа, здесь sт = 440 МПа; [S]=2.5 - минимально допустимый коэффициент запаса прочности.

Тогда:

sэкв.max= 1 · = 25,106 МПа £ [sст.]

Таким образом сечение полностью проходит по прочности.

4 - е с е ч е н и е.

Диаметр вала в данном сечении D = 45 мм. Это сечение при передаче вращающего момента через муфту рассчитываем на кручение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

St=, где: (11.57)

- амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

tv= tm= = 0,5 · = 8,841 МПа, (11.58)

здесь

Wк нетто= (11.59)

Wк нетто= = 16557,471 мм3

где b=14 мм - ширина шпоночного паза; t1=5,5 мм - глубина шпоночного паза;

- yt= 0.1 - см. стр. 166[1];

- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1].

- kt= 1,7 - находим по таблице 8.5[1];

- et= 0,73 - находим по таблице 8.8[1];

Тогда:

St= 8,799.

Радиальная сила муфты, действующая на вал, найдена в разделе "Выбор муфт" и равна Fм1= 226 Н. Приняв у вала длину посадочной части равной длине l = 226 мм, Находим изгибающий момент в сечении:

Mизг.= Tм1· l / 2 = 2160 · 226 / 2 = 244080 Н·мм. (11.60)

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

Ss=, где: (11.61)

- амплитуда цикла нормальных напряжений:

sv= 32,068 МПа, (11.62)

здесь

Wнетто= (11.63)

Wнетто= = 7611,295 мм3,

где b=14 мм - ширина шпоночного паза; t1=5,5 мм - глубина шпоночного паза;

- среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

sm= 0 МПа, где (11.64)

Fa= 0 МПа - продольная сила в сечении,

- ys= 0,2 - см. стр. 164[1];

- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1];

- ks= 1,8 - находим по таблице 8.5[1];

- es= 0,85 - находим по таблице 8.8[1];

Тогда:

Ss= 4,791.

Результирующий коэффициент запаса прочности:

S = = = 4,208 (11.65)

Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2,5.

Проверим вал на статическую прочность.

Проверку будем проводить по допустимым напряжениям. Коэффициент перегрузки Кп = 1. Проверка по допустимым напряжениям на статическую прочность проводится по формуле 11.2[2]:

sэкв.max= Kп· sэкв.= Кп· £ [sст.], где: (11.66)

[sст.] = 176 МПа, здесь (11.67)

sт = 440 МПа; [S]=2.5 - минимально допустимый коэффициент запаса прочности.

Тогда:

sэкв.max= 1 · 35,537 МПа £ [sст.]

Таким образом сечение полностью проходит по прочности.

Поиск по сайту: