4.7 Розрахунок вала за умов фактичного навантаження

Фактичне навантаження визначається епюрами моментів згину та крутних моментів.

Розрахунковий сумарний момент згину у перерізі, Нм

(4.7)

Зведений момент - , що враховує навантаження на ланках вала, де одночасно діє момент згину - та крутний момент Т, Нм.

(4.8)

де - моменти згину від дії складових навантажень у вертикальній та горизонтальній площині.

Коефіцієнти чутливості матеріалу вала до асиметрії циклу напружень. _=0,02+210^-4_В ; _=0,5 .

Таблиця 4.6 - Механічні характеристики сталей для виготовлення валів та осей

Марка Сталі	Діам. загот. , мм	Твердість сердцевини НВ	В Т Т -1 -1 МПа
Ст 5	б/обме-жень.	190	520	280	150	220	130
45	300 200 100 60	217 187-230 190-240 240-270	570 640 740 840	285 355 440 570	196 225 265 345	265 294 343 400	157 176 206 245
40Х	300 100 60	200-240 240-270 270-300	686 784 910	440 640 715	265 392 440	335 400 460	196 235 275
40ХН	300 100 60	200-240 280-340 300-320	784 880 980	570 686 784	345 420 490	392 440 490	235 275 294
20Х 12ХН3А 18ХГТ 20ХН3А 20Х2Н4А	120 120 60 120 150	200-240 270-300 240-300 300-320 380	640 930 980 880 1225	392 686 784 686 1050	235 480 490 410 735	294 410 490 470 620	157 206 294 265 370
30ХГТ	150 120 60	240-270 270-300 300	870 920 980	696 735 784	430 520 550	440 460 490	265 275 295

Розрахунковий діаметр вала у перерізах, де діє

(4.9)

де  - коефіцієнт перевантаження привода.

Якщо у перерізі діє тільки крутний момент, то

(4.10)

4.8 Проектування валів

Компоновочні розміри вала, визначені з умови міцності на кручення та за використанням матеріалів мінімально допустимої міцності, є максимальними - (див.розділ 4.2 рис 4.14). Розміри у перерізах вала , отримані з урахуванням дійсних навантажень та властивостей вибраного матеріалу, є мінімальними - (див.розділ 4.7 рис. 4.14). Ці розміри дають підставу для проектування вала у перерізах, де діють навантаження.

Для проектування потрібно визначити критичний переріз вала - переріз, де різниця між та - - мінімальна.

Діаметр у критичному перерізі в межах між і визначають з урахуванням:

- нормального ряду чисел (табл.3.1);

- узгодження з рядом внутрішніх діаметрів кілець підшипників, якщо переріз припадає на опору.

Якщо діаметр вала у критичному перерізі визначений, то подальше проектування зводиться до повтору конфігурації вала по , але з рівня визначеного діаметра - (рис.4.14).

Згідно з цим різниця між і у всіх перерізах (для виконання попередньої умови проектування) повинна бути постійною .

Виконання цієї умови забезпечує можливість осьової фіксації деталей, що розміщуються на валу.

Проектування вала є позитивним, якщо запаси статичної міцності - та втомної міцності - у критичному перерізі вала, визначені при перевірних розрахунках, будуть в межах допустимих значень:

і

Конструкція і розміри вала, в такому разі, відповідають не тільки вимогам роботоздатності, але й економічності, мінімальній матеріаломісткості та енерговитратності при виробництві та експлуатації.

Рисунок 4.14 - До проектування діаметрів вала у перерізах, де діють навантаження

Підсумкові дані компоновочного проектування валів

1. Ескізи валів з компоновочними розмірами (діаметри валів під підшипники звести в таблицю).

2. Схеми сил, які діють в зачепленні.

3. Схеми установки підшипників в опорах.

4. Компоновочна схема редуктора.