4.11.4. Ескізна компоновка. Розрахункова схема вала.
4.11.4.1. Виконуємо попередній єтап ескізної компоновки вихідного вала редуктора. Визначаємо відстань між опорами.
Відстань між опорами
4.11.4.2.Складаємо розрахункову схему
4.11.4.3.1.Реакції опор.
Вертикальна площина ZOY:
Горизонтальна
площина XOY:
4.11.4.3.2.Епюри моментів згину і крутних моменів:
Вертикальна площина ZOY:
Горизонтальна площина XOY:
За одержаними даними будуємо епюри згинальних і крутних мометнів.
4.11.4.4.Визначаємо величини приведених моментів:
В нас є тільки один небезпечний переріз, посередині прогону, де встановлене зубчасте колесо:
Сумарний момент згину:
Приведений момент (за третьою теорією міцності)
де
4.11.5. Визначаємо розрахункові діаметрі вала
Приймаємо
,
тоді
Оскільки умова виконується залишаємо попередньо прийнятий діаметр.
4.11.6.Перевірний розрахунок вала на статичну міцність.
У відповідності з епюрами згинальних і крутних моментів:
;
;
Еквівалентне напруження
Допустиме еквівалентне напруження:
Згідно умовою статичної міцності при коефіцієнті перевантаження
Статична міцність вала забезпечена.
4.11.7.Конструювання вала.
За рекомендацією [1,2,3] приймаємо остаточну конструкцію вала. Установлюємо величини радіусів галтелей: при переході від діаметра до діаметра , галтелью при переході від до зубчастого вінця, і при переході від діаметра до діаметра .
Шорсткість поверхонь діаметром , , для посадок підшипників кочення приймаємо ,
4.11.8.Перевірний розрахунок вала на втомну міцність.
Небезпечним
перерізом є переріз А-А при переході
від діаметра
під підшипник, до консольной ділянки
вала з
.
Цей переріз ослаблений галтелью
,
та перехідною посадкою
.
В перерізі А-А діють також значні
згинальні та крутні моменти.
4.11.8.1. Визначення моментів згину і напруження в небезпечному перерізі:
Вертикальна площина ZOY:
Горизонтальна площина XOY:
Сумарний момент згину:
Напруження згину:
Амплітуда і середнє значення напружень при згині
Напруження кручення
Амплітуда і середнє
значення напружень при кручені:
4.11.8.2. Визначаємо границі витривалості на згин і кручення при змінному режимі навантаження:
Визначаємо еквівалентне число циклів навантажень
Визначаємо коефіцієнт довговічності
(1.21)
Визначаємо границю витривалості при згині і крученні з урахуванням зміни режиму навантаження:
4.11.8.3.Визначення запасу міцності на втому в перерізі А-А
Концентрація напружень в цьому перерізі обумовлена галтеллю і перехідною посадкою втулки у підшипник.
Визначаємо ефективні коефіцієнти концентрації напружень при згині і крученні, обумовлені галтельним переходом від діаметру до
;
і знаходимо (інтерполюванням) ефективні
коефіцієнти концентрації напружень в
галтелі при згині і крученні
;
Масштабні
коефіцієнти при згині і кручені і
крученні для вала із вуглецевої сталі
діаметром
;
.
Коефіцієнти стану поверхні при шорсткості
Тоді
Визначаємо
ефективні коефіцієнти концентрації
напружень при згині і крученні, обумовлені
маточиною колеса, насадженою на вал з
посадкою
;
При подальших розрахунках враховуємо ті концентратори, для яких , мають найбільше значення.
4.11.8.4.Визначимо коефіцієнт запасу міцності за нормальними напруженнями
Визначаємо коефіцієнт запасу міцності за дотичними напруженнями
4.11.8.5. Визначаємо загальний коефіцінт запасу міцності в перерізі А-А
Опір втомі в перерізі вала А-А забезпечується.