I.Расчет валов на прочность

Есть два вида расчета на прочность:

1. Проектный расчет – расчет на статическую прочность

2. Проверочный расчет – на усталостную прочность (выносливость).

Проектный расчет вала на прочность

Цель: 1)конструирование и подбор параметров.

2)определить статическую прочность вала, одновременно расчет и конструирование вала

Исходные данные: вращающийся момент Т или мощность Р на валу, частота вращения вала, нагрузки и основные размеры деталей, расположенных на валу.

Методика 1. По надежным эмпирическим зависимостям (по справочнику):

1. проводим осевую линию,

2. выполняют 1-ую ступень вала :

3. на первом валу устанавливают шпонку.

1. Диаметр первой ступени выбирают от 0.8 до 1.2 от диаметра вала электродвигателя. , l₁=длине ступени вала электродвигателя. Также можно выбирать диаметр по условному напряжению на кручение:

(1)

=(20-30)Мпа для трансмиссионных валов

=(12-15)МПа для редукторов

Эту формулу можно записать и для расчета других ступеней

- момент крутящий

-допускаемое напряжение на кручение

- коэффициент для валов редукторов в зависимости от назначения,

- передаваемая мощность

_- частота вращения

На первой ступени вала устанавливают шпонку, размеры которых как у шпонки для выбранного вала электродвигателя по каталогу.

2. Диаметр - выбирают по диаметру подшипника внутреннего, т.е. на вторую ступень вала устанавливают подшипник, но так, чтобы подшипник можно снять и установить, не трогая шпонку.

диаметр внутреннего подшипника

– высота шпонки;

затем округляют до стандартного значения внутреннего диаметра подшипника.

Длина второй ступеньки засвистит от размеров подшипника и уплотнительного устройства.

- ширина подшипника

- ширина уплотнителя с фланцем

- окончательная из конструкционных соображений

3. Третья ступень:

- в справочнике. - заплечик для упора подшипников и передавать осевую нагрузку действующую на вал, гарантировать точное положение подшипника.

- выбирают по конструкторским соображениям

Первая и вторая ступени требуют шлифовки. Третью ступень можно не обрабатывать.

4. На четвертую ступень устанавливают зубчатое колесо или другие вращающиеся тела, его поверхность нужно тщательно обработать, необходимо шлифовать.

, т.е. несколько больше из соображений шлифовки

Припуск высоты принимается из технологических соображений (из соображений шлифовки).

d₄ – выбирают под зубчатое колесо, его поверхность нужно обрабатывать, поэтому оно несколько больше d₃. Шпонку на d₄ целесообразно принять такой же, как и шпонку на d₁.

Шпонка 4 работает в более легких условиях, чем 1 (на 4-ой степени шпоночного паза).

Шпонка передает крутящий момент Ft=2T/d,

Длинна l₄ определяется из расчёта зубчатого колеса не менее d4 для обеспечения жесткости.

5-ая ступень повторяет либо 3-ю, либо по-другому.

- по конструктивным соображениям по компоновке привода.

6 -ая ступень. принимают как - на нем устанавливают подшипник, как и на второй ступени ( = ).

, так как выходного конца вала нет.

- определяют длиной подшипника, крышка глухая.

Для второго и последующих валов - в пределах 0,3 от межосевого расстояния, либо по условному расчету на кручение.

Методика 2 – по условному расчету на кручение.

, где

- условное допускаемое напряжение на кручение. =300 МПа.

С – коэффициент, учитывающий характер вала.

- для редукторов (С=15).

- для длинных валов.

Дальнейшее конструирование вала по 1-ой методике.