Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Механики методичка цилиндрическая.doc
Скачиваний:
3
Добавлен:
01.04.2025
Размер:
2 Мб
Скачать
☆

9. Перевірочний розрахунок валів

Ведучий вал.

Для матеріалу вала сталі 40Х механічні характеристики :

В =900МПа, -1=410 МПа; -1=240 МПа [табл.9.1.].

Таблица 9.1.

Марки

стали

Диаметр

заготовки, мм

не более

Твёрдость

HB

не ниже

Механические характеристики, МПа

σB

σ-1

τ-1

Сталь 45

Любой

200

560

250

150

80

270

900

380

230

Сталь 40Х

Любой

200

730

320

200

120

270

900

410

240

Визначаємо розмір згинаючих моментів у характерних перерізах (точка) А, В, С:

у площині yOz:

Ma=Mв=0;

Мхслев=-Rya· l1=-540,5· 0,047=-25,4 Н· м;

Mxcпр=-Ryв· l1=-389,5· 0,047=-18,3 Н· м.

у площині хОz:

Муа=Мув=0;

Мyc=Rxa· l1=1264,8· 0,047=59,4 H· м.

Крутний момент:

Мк1=52,88 Н∙м.

Перевіряємо на втомленість переріз В-В. Концентрація напружень обумовлена наявністю шпонкового пазу.

Визначаємо дотичні напруження, які змінюються за симетричним циклом, при якому а рівняється половині розрахункових напружень крутіння к:

а=0,5∙к= ;

де Wрнетто - полярний момент інерції опору переріза вала.

Wрнетто=0,2·d3- ;

де d=dв1=30 мм – діаметр вала у перерізі В-В;

b1=8; t1=4 мм – параметри шпонкового пазу.

Wр нетто= мм3

a= Н/мм2

Визначаємо коефіцієнт концентрації дотичних напружень для перерізу В-В:

(К)D=

де: K=1,45 ефективний коефіцієнт концентрації напружень [табл.9.2.];

Таблиця 9.2.

σВ

кσ при выполнении паза фрезой

кτ

концевой

дисковой

500

1,6

1,4

1,4

700

1,9

1,55

1,7

900

2,15

1,7

2,05

1200

2,5

1,9

2,4

Kd=0,77 коефіцієнт впливу абсолютних розмірів в перерізу [табл.9.3.].

Таблица 9.3.

Напряжённое состояние и материал

Значение кd при диаметре вала d, мм

30

40

50

70

100

Изгиб для углеродистой стали

0,88

0,85

0,81

0,76

0,71

Изгиб для высокопрочной легированной стали и кручение для всех сталей

0,77

0,73

0,70

0,67

0,62

Kf=1,15 коефіцієнт впливу шорсткості [табл.9.4.].

Таблиця 9.4.

Среднее арифметическое

отклонение профиля Rа, мкм

кF при σВ

500

700

900

1200

0,4…0,1

1,0

1,0

1,0

1,0

3,2…0,8

1,05

1,10

1,15

1,25

(К)D=

Визначаємо границю витривалості у розрахунковому перерізі:

(-1)D= Н/мм.

Визначаємо коефіцієнт запасу міцності у перерізі А-А:

S=S= >[S]=2,5.

Перевіряємо міцність вала в перерізі К-К.

Концентрація напруження обумовлена насадженням підшипника з натягом. Діаметр вала в перерізі d=dn1=35 мм.

Wрнетто=0,2· d3=0,2· 353=8575 мм3;

a= H/мм2.

М

В

К

ал. 9.1. Схема навантаження ведучого валу

XA

XB

Fr1

M1

C

A

B

YA

Fa1

К

В

YB

Ft1

l1

l1

Епюра МХ, Н*м

+

0

-

Епюра Му, Н*м

Епюра МК, Н·м

52.8

+

0

-

+

0

-

12 Н·м

30 Н·м

25 Н·м

1 см

1 см

-

+

1 см

21.66

18.3

59.4

Так, як =2,6 [табл.9.5.].;

Таблица 9.5.

Диаметр

вала d,мм

кσ/кd при σв

кτ/кd при σв

500

700

900

1200

500

700

900

1200

30

2,5

3,0

3,5

4,25

1,9

2,2

2,5

2,95

50

3,05

3,65

4,3

5,2

2,25

2,6

3,0

3,5

100 и более

3,3

3,95

4,6

5,6

2,4

2,8

3,2

3,8

KF=1,0 /1 [табл.9.4.], тоді:

(К)д= Кd + КF –1=2,6+1-1=2,6;

(-1)д= Н/мм2;

S=S= >[S]=2,5.

Міцність вала забезпечена.

Ведений вал

Вал виготовлений зі сталі 45 (термообробка - нормалізація) для якої при d80мм механічні характеристики:

в=900 МПа , -1= 380 МПа , -1= 230 МПа [табл.9.1.].

Визначаємо розмір вигинаючи моментів у характерних перерізах (точках) А,В,С,

у площині уОz (див.мал. 9.2.0:

Мxа =Мхв =О;

Мхслев = Rуа· l2 = 175,5 · 0,05=8,8 Н· м;

Мхспр = Rув· l2 = 754,5 · 0,05=37,7 Н· м.

у площині хOz (див.мал. 9.2):

Муа = Мув =О;

Мус = -Rха · l2= -1264,8· 0,05= -63,24 Н· м.

Крутний момент: Мк2 =203,13 Н· м

Перевіряємо на втомленість вал у перерізі С-С /див. мал. 7,2/ концентрація напружень обумовлена наявністю шпонкового пазу.

Визначаємо нормальні напруження, які змінюються за симетричним циклом, при якому амплітуда а дорівнює розрахунковим напруженням вигину виг.

а=виг= М/Wнетто,

де М – сумарний згинаючий момент.

Мс-с= Н· м.

W нетто- осьовий момент у перерізі, який перевіряється.

Wнетто = 0,1· d3 – b· t1· ( d –t1)2 /2d1,

де d = dк2 =50 мм –діаметр вала у перерізі С-С;

b= 14 мм , t1= 5,5 мм – параметри шпонкового пазу.

Wнетто = 0,1· 503 - мм;

а= Н/мм2.

Визначаємо коефіцієнт концентрації нормальних напружень для розрахункового перерізу:

(К)д = К / Кd + КF –1,

де К=1,65 мм – ефективний коефіцієнт концентрації напружень [табл.9.2.];

KF=1,15 мм – коефіцієнт впливу шорсткості [табл.9.4.];

Кd=0,7 – коефіцієнт впливу абсолютних розмірів поперечного перерізу [табл.9.3.].

(К)д = .

Визначаємо границю витривалості у розрахунковому перерізі:

(-1)д=-1/(K )д=230/2,5=92 Н/мм2.

Визначаємо коефіцієнт запасу міцності за нормальними напруженнями :

S=(-1)д/σa=92/5,8=17,7>[S]=2,5.

Визначаємо дотичні напруження в перерізі С-С :

Wрнетто=0,2· 503- мм3;

а= Н/мм2.

K=1,45 [табл.9.2.];

KF=1,15 [табл.9.4.];

Kd=0,71 /1, [табл.9.3.].

(K)д= ;

Визначаємо границю витривалості у розрахунковому перерізі:

(-1)д = = Н/мм2.

Визначаємо коефіцієнт запасу міцності за нормальним напруженням:

S= = =24,4>[S]=2,5.

Визначаємо загальній коефіцієнт запасу міцності в перерізі С- С :

S= >[S]=2,5.

Міцність перерізу С-С задовільна.

Перевіряємо на міцність переріз Д –Д [див. мал.9.2]. Концентрація напружень обумовлена наявністю шпонкового паза.

Геометричні параметри перерізу d=dв2=45 мм; b=14 мм; t1=5,5 мм.

М

С

В

Д

ал. 9.2. Схема навантаження веденого валу

YA

Ft2

YB

Fa2

B

Fr2

XA

M2

XB

C

A

С

В

Д

l2

l2

Епюра МХ, Н·м

+

0

-

203,13

37.7

+

0

-

20 Н·м

59 Н·м

1 см

1 см

+

-

8.8

Епюра Му, Н·м

32 H·м

1см

63,24

Епюра МК, Н∙м

+

0

-

Wрнетто=0,2·453- мм3;

а= Н/мм3.

Так, як К=1,45 [табл. 9.2]; Кd=0,7 [табл. 9.3.]; КF=1,15, [табл. 9.4.].

(К)д=

(-1)д= Н/мм2;

S= >[S]=2,5.

Міцність перерізу Д-Д задовільна умовам міцності.

Перевіряємо міцність вала в перерізі В-В.

Концентрація напруження обумовлена насадженням підшипника з натягом. Діаметр вала в перерізі d=dn2=45 мм.

Wрнетто=0,2· d3=0,2· 453=18225 мм3;

a= H/мм2.

Так, як =2,5 [табл.9.5.].

KF=1,0 [табл.9.4.], тоді:

(К)д= Кd + КF –1=2,5+1-1=2,5;

(-1)д= Н/мм2;

S=S= >[S]=2,5.

Міцність вала забезпечена.