Определяем коэффициенты запаса прочности вала в сечении F по напряжениям кручения
где t-1 – пределы выносливости при симметричном цикле кручения
ta – амплитуда касательных напряжений
Расчетный коэффициент запаса прочности :
где Ss – коэффициент запаса прочности вала по напряжениям изгиба
St – коэффициент запаса прочности вала по напряжениям кручения
s > [s] = 1,5.
Сопротивление усталости обеспечивается.
Расчет валов на усталостную прочность цилиндрического зубчатого редуктора.
Проектный расчет валов цилиндрического двухступенчатого редуктора.
Рис 9.1 Эскизы валов
Проверочный расчет проводится для проверки прочности в опасном сечении в зависимости от направления и величины действующих на него нагрузок. Напряжение изгиба изменяется по симметричному циклу, а касательные напряжения кручения по пульсирующему
Расчет быстроходного вала
Выберем материал сталь 45.
Предельное напряжение: 
.
Предел выносливости при симметричном цикле изгиба: 
Предел выносливости при симметричном цикле кручения: 
.
Силы в зацеплении равны: 
.
Крутящий момент равен: 
.
Составленная на основании графического исполнения вала расчетная схема представлена на рис 7.
Реакции равны:
.
Расстояния: 
.
Построение эпюр изгибающих моментов относительно Ox в сечениях, проходящих через точки A, B, C:
Сечение I. 
Сечение II. 
Эпюра изгибающих моментов 
Oy в сечениях, проходящих через точки A, B, C:
Сечение I. 
Сечение II. 
Рис 9.2 Конструкция, расчетная схема и эпюры изгибающих и крутящих моментов быстроходного вала.
Как следует из эпюры, наиболее опасное сечение проходит через точку C.
Суммарный изгибающий момент равен:
Момент сопротивления кручению:
Максимальное нормальное напряжение:
Максимальное касательное напряжение:
Значения 
и 
не превосходят значений предельных напряжений для данной марки стали.
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:
где 
— амплитуда цикла нормальных напряжений, в данном случае равная ; 
— коэффициент концентрации напряжений (значение находится по таблице); 
— масштабный коэффициент, учитывающий появление раковин и пороков в заготовке; 
— коэффициент, учитывающий состояние поверхности; 
— коэффициент асимметрии цикла, в данном случае равен 0; 
— среднее напряжение цикла нормальных напряжений, так же равно 0.
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:
где 
— амплитуда цикла касательных напряжений, которая находится по формуле
Общий коэффициент запаса по выносливости равен:
где 
.
Сопротивление усталости обеспечивается.
11.2 Промежуточный вал
Материал: сталь 45.
Предельное напряжение: .
Предел выносливости при симметричном цикле изгиба:
Предел выносливости при симметричном цикле кручения: .
Силы в зацеплении: 
.
Крутящий момент равен: 
.
Реакции:
.
Расстояния: 
.
Эпюра изгибающих моментов Ox в сечениях, проходящих через точки A, B, C, D:
I.
II. 
III. 
Эпюра изгибающих моментов Oy в сечениях, проходящих через точки A, B, C, D:
I.
II. 
III. 
Как видно из эпюры, наиболее опасные сечения приходятся на точки C и D.
Суммарные изгибающие моменты:
Моменты сопротивления кручению:
Максимальные нормальные напряжения:
Максимальные касательные напряжения:
Рис 9.3 Конструкция, расчетная схема и эпюры изгибающих и крутящих моментов тихоходного вала
Значения 
и не превосходят значений предельных напряжений для данной марки стали.
Для нахождения коэффициентов запаса прочности беру значения максимальных напряжений в сечении D.
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:
Общий коэффициент выносливости
где .
Сопротивление усталости обеспечивается.
11.3 Выходной (тихоходный) вал
Материал: сталь 45.
Предельное напряжение: 
.
Предел выносливости при симметричном цикле изгиба:
Предел выносливости при симметричном цикле кручения: .
Силы в зацеплении: 
Крутящий момент равен: 
.
Реакции: 
.
Расстояния: 
; 
.
Эпюра изгибающих моментов Ox в сечениях, проходящих через точки A, B, C, D:
I.
II. 
Эпюра изгибающих моментов Oy в сечениях, проходящих через точки A, B, C, D:
I.
II.
Как видно из эпюры, наиболее опасное сечение проходит через точку C. На этом участке вала имеется шпоночная канавка.
Суммарный изгибающий момент равен:
Момент сопротивления кручению равен:
Максимальное нормальное напряжение равно:
Максимальное касательное напряжение равно:
Рис 9.4 Конструкция, расчетная схема и эпюры изгибающих и крутящих моментов тихоходного вала.
Значения и не превосходят значений предельных напряжений для данной марки стали.
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:
Общий коэффициент запаса по выносливости
где .
Сопротивление усталости обеспечивается.
Дата добавления: 2016-01-29; просмотров: 7351;