3.Расчет валов
3.1. Материалы и термообработка валов
Основными материалами для валов и осей служат углеродистые и легированные стали, благо-даря высоким механическим характеристикам, способности к упрочнению и легкости получения цилиндрических заготовок прокаткой.
Для изготовления средненапряженных, среднескоростных валов применяем сталь 40Х, подвергаемых улучшению.
3.2. Проектный расчет валов
В начале расчета известен только крутящий момент Т , изгибающие моменты МИ не известны, так как неизвестна конструкция вала и его длина. Поэтому проектный расчет вала ведется условно на чистоте кручения по заниженным допускаемым напряжениям.
Диаметры различных участков валов редуктора определяют по формулам:
для быстроходного вала
,
,
,
где t – высота буртика,
,
r – координата фаски
подшипника,
,
- размер фаски колеса,
;
для промежуточного вала
,
,
,
,
при
,
;
для тихоходного вала
,
,
,
,
при
,
,
.
3.3. Проверочный расчет валов
3.3.1. Быстроходный вал
Определяем реакции в подшипниках
,
,
.
В плоскости xoz:
:
,
моменты
и
возникают при переносе сил
и
, соответственно, в центр шестерен:
,
,
,
.
В плоскости yoz:
:
,
,
.
Находим изгибающий момент Mz:
1) сечение 1-1
при
,
,
при
,
.
2)
сечение 2-2
при
,
,
при
,
.
Находим изгибающий момент My:
1) сечение 1-1
при
,
,
при
,
.
2) сечение 2-2
при ,
,
при ,
Находим сжимающую силу:
.
Опасные сечения в центре шестеренок.
Вал подходит если выполняется условие:
где
- эквивалентное напряжения;
- коэффициент запаса (
);
- эффективный коэффициент концентрации
нормальных напряжений (
);
- коэффициент влияния абсолютных размеров
поперечного сечения (
);
.
где
- номинальное напряжение изгиба, МПа
;
- напряжение кручения, МПа
,
,
.
Из этого условия устанавливаем, что вал подходит.
3.3.2. Промежуточный вал
Определяем реакции в подшипниках
,
,
,
.
В плоскости xoz:
:
,
моменты
и
возникают при переносе сил
и
,
соответственно, в центр шестерен:
,
,
,
.
В плоскости yoz:
:
,
,
.
Н
аходим
изгибающий момент Mz:
1
)
сечение 1-1
при
,
,
при
,
.
2
)
сечение 2-2
`
при
,
,
при
,
.
3
)
сечение 3-3
при
,
при
Находим изгибающий момент My:
1
)
сечение 1-1
при
,
,
при ,
.
2) сечение 2-2
при ,
,
при
,
.
3) сечение 3-3
при ,
,
при ,
Находим сжимающую силу:
.
Опасное сечение в центре шестеренки.
Вал подходит если выполняется условие:
где - эквивалентное напряжения;
- коэффициент запаса ( );
- эффективный коэффициент концентрации
нормальных напряжений (
);
- коэффициент влияния абсолютных размеров
поперечного сечения (
);
.
где - номинальное напряжение изгиба, МПа
;
- напряжение кручения, МПа
,
,
.
Из этого условия устанавливаем, что вал подходит.
3.3.3. Тихоходный вал
Определяем реакции в подшипниках
.
В плоскости xoz:
:
,
,
.
В плоскости yoz:
:
,
,
.
Находим изгибающий момент Mz:
.
Н аходим изгибающий момент My:
.
Опасное сечение в центре колеса.
Вал подходит если выполняется условие:
где - эквивалентное напряжения;
- коэффициент запаса ( );
- эффективный коэффициент концентрации
нор-мальных напряжений (
);
- коэффициент влияния абсолютных размеров
поперечного сечения (
);
.
где - номинальное напряжение изгиба, МПа
- напряжение кручения, МПа
,
.
Из этого условия устанавливаем, что вал подходит.