Проверочный расчёт вала

3.1. Исходя из найденных длин отдельных участков вала находим места приложения сосредоточенных внешних нагрузок F_r, F_t, F_t1 F_t2, перенеся их в центры тяжести сечений С (колесо) и D («звёздочка»), т.е. значения длин участков AC, CD, DB (рис. 1):

Рис.1.Силы на валу

AC= = ______ мм;

CD= = ______мм;

DB = AC = = ______мм.

На примере схемы нагружения № 5 (при другой схеме нагружения - внести поправки в рис. I и в дальнейшие расчеты и рисунки) строим эпюры
изгибающих моментов в вертикальной М_в и горизонтальнойМ_г плоскостях,
предварительно найдя значения сил реакций опор в этих плоскостях .

3.2. Определение сил реакций опор в вертикальной плоскости:

_______ H.

________H.

Проверка:

3.3. Расчет внутренних изгибающих моментов по длине вала в вертикальной плоскости М_B- и построение эпюры этих моментов – ЭМ_В(рис. 2):

Н∙м;

________ Н∙м;

________ Н∙м;

_________ Н∙м;

_______ Н∙м;

_______ Н∙м.

3.4. Определение сил реакций опор в горизонтальной плоскости:

_______________________________________

_________ H.

_______________________________________

_______H.

Проверка:

3.5. Расчет внутренних изгибающих моментов в горизонтальной плос­кости М_г и построение эпюры этих моментов – ЭМ_г (см. рис. 2);

_______ Н∙м;

_______ Н∙м;

________Н∙м;

_____________ = _______Н∙м;

___________Н∙м;

________ Н∙м.

Рис. 2. Построение эпюр моментов для схемы нагружения №5.

3.6. Расчет суммарных (полных) изгибающих моментов М_Σ
и построение эпюры ЭМ_Σ (см. рис. 2):

________ Н∙м;

______________________ = _________ Н∙м;

___________ Н∙м;

______________________ = __________Н∙м;

___________ Н∙м;

__________ Н∙м.

3.7. Построение эпюры крутящих моментов Т (см. рис. 2):

__________ Н∙м;

__________ Н∙м;

__________ Н∙м;

__________ Н∙м;

__________ Н∙м;

__________ Н∙м;

3.8. Расчет эквивалентных моментов no IV теории прочности и построение эпюры приведённых (эквивалентных) моментов – М_экв (см.рис.2):

_____________ Н∙м;

_____________ Н∙м;

_____________ Н∙м;

_____________ Н∙м;

_____________ Н∙м;

_____________ Н∙м;

3.9. Уточненный диаметр вала d₂ с учетом крутящих и изгибающих моментов:

где - максимальное значение эквивалентного момента из эпюры M_экв, Н∙м;

σ_-1 =_______ МПа - предел выносливости для заданного материала из прил. 4.

Полученное значение диаметра d₂ округляется в большую сторону (прил. 1). Большее из двух найденных диаметров валаd₂ (см. п, 2.6) берем за основу:

d₂ =______мм.

3.10. Моменты сопротивления НЕТТО в опасном сечении II-II (где M_экв принимает максимальное значение из эпюры на рис. 2):

- осевой момент сопротивления , мм³:

= ______ мм³;

- полярный момент сопротивления , мм³

= ______ мм³;

где d₂ – диаметр вала в опасном сечении II-II в мм;

t₁ = _______, мм – глубина шпоночного паза вала;

b = ______, мм - посадочная ширина шпоночного паза.

3.11. Максимальные напряжения в опасном сечении II-II:

-нормальные напряжения от изгиба σ_max, МПа:

= ______ МПа;

-касательные напряжения от кручения

= ______ МПа.

3.12. Проверка статической прочности:

= _______ МПа,

_____ ≤ [σ] ≈ 0,8∙σ_y = 0,8∙____ = ______ МПа,

где σ_y из прил. 4.

4. Уточненный расчет вала
(расчет на сопротивление усталости)

Необходимо рассмотреть опасное сечение II-II.

Найдём общий коэффициент безопасности n в этом сечении и сравним
его с нормативным (допускаемым) = 2,0, т.е. определим выполняется
ли условие = 2,0 :

Для сечения II—II:

σ_m= 0, σ_α= σ_max = __________МПа;

где n_σ - запас прочности по изгибу (при отсутствии кручения);
n_τ - запас прочности по кручению (при отсутствии изгиба);

σ_а и τ_а - амплитуды напряжений цикла;

и динамические коэффициенты;

Κ_σ. Κ_τ - эффективные коэффициенты концентрации напряжений для канавки (табл. 3 прил. 5) или галтели (табл. 2 прил. 5);

; - масштабные коэффициенты, учитывающие величину
диаметра вала (см. прил. 6);

ψ_σ; ψ_τ - коэффициенты, характеризующие чувствительность материала вала к асимметрии цикла переменных нормальных и касательных напряжений (см. прил. 4);

β - коэффициент качества поверхности, учитывающий поверхностное состояние вала (прил. 7).

Следовательно, условие прочности по усталостному разрушению выполняется.

Поиск по сайту: