Проверочный расчет ведомого вала

8.1 Ввиду больших нагрузок, действующих на вал от консольной силы F_К принимаем материал вала сталь 40х. Твердость не менее НВ 200, σ_B=730МПа – предел прочности, σ_-1=320 МПа и МПа – пределы выносливости при симметричном цикле изгиба и кручении.

8.2 В соответствии с эпюрами изгибающих и крутящих моментов (рисунок 3) и наличием концентрации напряжений предположительно устанавливаем опасные сечения вала, которые подлежат проверочному расчету на усталость.

Таких сечений два I-I под серединой зубчатого колеса и II-II под подшипником D.

8. 3 Проверяем сечение вала I-I

Суммарный изгибающий момент М_u и в сечении.

Нм

Крутящий момент в сечении вала М_К2=Т₂=… Нм

9. 4 Осевой момент сопротивления сечения с учетом шпоночного паза.

м³

Где t₁ – глубина шпоночного паза по таблице П49 [1]

8. 5 Полярный момент сопротивления сечения с учетом шпоночного паза.

м³

8. 6 Амплитуда нормальных напряжений, измеряющихся по симметричному циклу:

МПа

8. 7 Амплитуда касательных напряжений, измеряющихся по симметричному циклу: МПа

8. 8 Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночного паза и установкой колеса на валу с натягом. Коэффициенты снижения пределов выносливости определяем по формулам:

Для шпоночного паза находим значение: эффективных коэффициентов концентрации напряжений по таблице 7.14. [2] К_σ=…

Коэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения по таблице 7.10 [2] К_d=… при мм коэффициент влияния шероховатости поверхности по табл. 7.11. [2] К_F=…

От установки колеса на валу с натягом коэффициенты снижения пределов выносливости в местах напрессовки колеса на вал находим по отношениям

и по таблице 7.16. [2]

и затем находим отношения

и

В дальнейших расчетах пользуемся этими коэффициентами.

8. 9 Определяем коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям.

Результатирующий коэффициент запаса прочности для сечения I-I

8. 10 Проверяем сечение вала II-II

Суммарный изгибающий момент М_u равен моменту М_Fk от силы F_k,

т. е. М_u= М_Fk=… Н·м

Крутящий момент в сечении М_К2=Т₂=… Н·м

8. 11 Осевой момент сопротивления сечения

м³

8. 12 Полярный момент сопротивления сечения

м³

8. 13 Амплитуда нормальных напряжений цикла.

МПа

8. 14 Амплитуда касательных напряжений цикла.

МПа

8. 15 Концентрация напряжений обусловлена посадкой внутреннего кольца подшипника на валу с натягом. При этом коэффициент снижения пределов выносливости.

Находим отношения и для валов в местах напрессовки деталей

По таблице 7.16 [2] при и

Принимаем тогда

8. 16 Коэффициенты запаса прочности по нормальным S_G и касательным напряжениям:

8. 17 Результатирующий коэффициент запаса прочности для сечения II-II

Если расчетные значения коэффициентов запаса прочности S в опасных сечениях незначительно превышают допускаемые коэффициенты запаса прочности [S], то размеры диаметров вала и выбранный материал оставляем без изменения.