Проверяем статическую прочность вала в опасном сечении:

1. Напряжения изгиба для сплошного вала ( ) :

2. Напряжения кручения для сплошного вала :

(МПа)

3. Эквивалентные напряжения определяем по формуле:

4. При расчете на перегрузки принимаем коэффициент перегрузки из интервала К=2…3 и рассчитываем изгибающий момент в опасном сечении, умножая на этот коэффициент :

МПа

5. Допускаемое напряжение для материала вала сталь 12ХН3А, имеющего предел текучести МПа :

Рассчитанные эквивалентные напряжения как при номинальных нагрузках, так и при перегрузках меньше допускаемых.

6. Рассчитываем вал на выносливость:

а) Определяем коэффициент запаса усталостной прочности по нормальным напряжениям изгиба:

Предел выносливости при изгибе для материала вала сталь 12ХН3А, МПа. Коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений . Коэффициент . Коэффициент абсолютных размеров поперечного сечения ε=0.59. Коэффициент влияния шероховатости для обтачиваемой поверхности . Коэффициент влияния упрочнения для образца с концентрацией напряжений и при обдувке дробью

Для шпоночных участков валов эффективный коэффициент концентрации напряжений . Тогда

б) Коэффициент запаса усталостной прочности по касательным напряжениям кручения:

Предел выносливости при кручении МПа для материала вала сталь 12ХН3А, Коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений

Коэффициент

Для шпоночных участков валов эффективный коэффициент концентрации напряжений

Тогда

Определяем запас прочности для касательных напряжений:

,

здесь напряжение кручения , амплитуда и среднее значение номинальных напряжений кручения .

Проектировочный расчет промежуточного вала:

Приведем расчет промежуточного вала:

Расчетная схема промежуточного вала на сложное сопротивление

Длины расчетных участков находятся после предварительного проектирования:

На вал действуют следующие нагрузки:

— Окружные силы:

— Радиальные силы:

Рассмотрим отдельно нагрузки, действующие в плоскости Х и Y и построим эпюры изгибающих моментов в этих плоскостях:

Определим реакции опор:

Эпюра изгибающих моментов от действия окружных сил:

Рис 9.-Эпюра изгибающих моментов от действия окружных сил

Максимальный изгибающий момент действует в сечении II – .

Эпюра изгибающих моментов от действия радиальных сил:

Рис 10. Эпюра изгибающих моментов от действия радиальных сил:

Максимальный изгибающий момент действует в сечении III – .

Определим суммарный изгибающий момент по формуле:

;

=0

;

;

Построим эпюру крутящего момента для промежуточного вала.

.

Эпюра крутящего момента для промежуточного вала

Приведенный момент

Максимальный приведенный момент

;

Наиболее опасным является второе сечение.