Уточненный расчет валов

Уточненный расчет состоит в определении коэффициентов запаса прочности S для опасных сечений и сравнении их с требуемыми (допускаемыми) значениями [S]. Прочность соблюдена при S [S] = 2,5.

Коэффициент запаса прочности

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

где σ_–1 – предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба; для углеродистых конструкционных сталей σ_–1 = 0,43·σ_l, для легированных
σ_–1=0,35·σ_в + (70…120), МПа; К_σ – эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений (табл. 6.33 – 6.35); ε_σ – масштабный фактор для нормальных напряжений (табл. 6.36); β – коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности; при R_a = 0,32…2,5 мкм принимают β = 0,97…0,90; – амплитуда цикла нормальных напряжений изгиба; σ_m – среднее напряжение цикла нормальных напряжений; если осевая нагрузка F_a на вал отсутствует или пренебрежимо мала, то принимают σ_m = 0; коэффициент ψ_σ = 0,2.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

Здесь t_–1 – предел выносливости стали при симметричном цикле касательных напряжений, для конструкционных сталей принимают t_–1 = 0,58×σ_–1; K_t – эффективный коэффициент концентрации касательных напряжений (табл. 1.30 – 1.32); ε_t – масштабный фактор для касательных напряжений (табл. 1.33); – амплитуда цикла касательных напряжений кручению; t_m – среднее напряжение цикла касательных напряжений; коэффициент y_m = 0,1.

Амплитуды нормальных и касательных напряжений соответственно определяются по формулам:

В этих формулах М — суммарный изгибающий момент в сечении;
Т — крутящий момент на валу; W_нетто — момент сопротивления сечения нетто; W_{к нетто} — момент сопротивления кручению сечения нетто.

Таблица 6.33

Значения коэффициентов Кs и Кτ для валов с галтелями
D/d	r/d	Валы из стали, имеющей sв , МПа
Кs	Кt
До 1,1	0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,15 0,20	1,96 1,66 1,51 1,40 1,34 1,25 1,19	2,08 1,69 1,52 1,41 1,36 1,26 1,21	2,20 1,75 1,54 1,42 1,37 1,27 1,22	2,35 1,81 1,57 1,44 1,38 1,29 1,23	1,30 1,20 1,16 1,12 1,09 1,06 1,04	1,35 1,24 1,18 1,14 1,11 1,07 1,05	1,41 1,27 1,20 1,16 1,13 1,08 1,06	1,45 1,29 1,23 1,18 1,15 1,09 1,07
Cвыше 1,1 до 1,2	0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,15 0,20	2,34 1,92 1,71 1,56 1,48 1,35 1,27	2,51 1,97 1,74 1,58 1,50 1,37 1,29	2,68 2,05 1,76 1,59 1,51 1,38 1,30	2,89 2,13 1,80 1,63 1,53 1,40 1,32	1,50 1,33 1,26 1,18 1,16 1,10 1,06	1,59 1,39 1,30 1,22 1,19 1,11 1,08	1,67 1,45 1,33 1,26 1,21 1,14 1,10	1,74 1,48 1,37 1,3 1,24 1,16 1,13

Таблица 6.34

Значения Кs и Кt для валов с одной шпоночной канавкой
Коэффициенты	sв, МПа
Кs Кt	1,6 1,5	1,75 1,6	1,80 1,70	1,90 1,90

Таблица 6.35

Значения Кs/es для валов с напрессованными деталями	Примечание
d, мм	sв, МПа
	2,0 2,35 2,6 2,7 3,3	2,3 2,6 2,8 3,2 3,6	2,6 3,0 3,3 3,65 4,0	3,0 3,4 3,8 4,0 4,5	Для касательных напряжений

Таблица 6.36

Значения e_s и e_t

6.2.12. Выбор посадок сопряженных деталей редуктора

Шкивы и полумуфты сажают на гладкие цилиндрические концы валов по переходным посадкам типа Н7/m6 и Н7/n6, поэтому допуск на вал в месте посадки на сборочном чертеже обозначают через m6 или n6. Посадку зубчатого колеса на вал обозначают Н7/р6 по ГОСТ 25347 – 82. Допуск ширины шпоночного паза вала для призматической шпонки – Р9, а ширины шпоночного паза отверстий – J_s9. Посадки подшипников выбирают так, чтобы внутреннее кольцо, сопрягаемое с вращающейся деталью – валом, имело натяг (неподвижное соединение, т.е. ), а внешнее кольцо, сопрягаемое с неподвижной деталью, – небольшой зазор (проскальзывание, т.е. ). Сопряжение наружного кольца подшипника с отверстием корпуса по посадке с небольшим зазором позволяет ему во время работы периодически проворачиваться относительно своего посадочного места. Это обеспечивает более равномерный износ дорожек для тел качения.