7. Розрахунок валу

7.1. Проектний розрахунок вала.

Рис 7.1 Ескіз вала

Марка сталі	Твердість НВ	Границя міцності, МПа	Границя текучості, МПа	Границя витривалості, МПа		Коефіцієнт чутливості до асиметрії циклу			Термообробка
				При згині	При крученні	При згині	При крученні
40Х	260	950	700	420	210	0,15	0,1	П- поліпшення

Проектний розрахунок вала полягає у визначенні його діаметра d в характерних перетинах з умови міцності при чистому крученні:

мм

де ;

Визначимо основні розміри вала:

мм (з умови міцності);

- діаметр характерного перерізу вала;

- діаметр ділянки вала під підшипник;

мм - діаметр внутрішнього кільця підшипника;

мм -діаметр ділянки вала, на який встановлюється зубчасте колесо;

мм - довжина кінця вала, на яку встановлюється напівмуфта;

мм - відстань від виступаючої частини опори (у даному випадку головка болта) до ступені вала (торця напівмуфти);

мм - висота головки болта;

мм - ширина кришки підшипника;

мм - величина зазору між торцем підшипника і кришкою підшипника;

мм - ширина підшипника;

мм - товщина пружинної шайби + товщина гайки + 2 витки різьби;

мм - відстань від торця обертової деталі (шестірні) до виступаючої частини корпуса (торця болта);

мм - ширина шестірні.

7.2. Перевірочний розрахунок вала на статичну міцність

При побудові розрахункової схеми (рис.7.2) вибираю положення точок A і B по середині підшипника, точка C знаходиться по середині шпонкового паза, за допомогою якого кріпиться напівмуфта на вал. Виходячи з цього нескладно обчислити довжини l₁, l₂, l_3. Шестірня сидить на валу симетрично, щодо підшипників, значить l₁ = l₂. Обчислимо довжини l1 , l2 , l3 , якщо шестерня знаходиться між підшипниками:

Допустиме радіальне навантаження

кН

де - діаметр, по якому розподілені пальці муфти.

Складемо розрахункове схему вала.

мм, мм.

Визначимо реакції в опорах (т. А і т. В) (рис 12).

Вертикальна площина YOZ:

Н

Н

Перевірка:

Горизонтальна площина XOZ:

Н

Н

Перевірка:

Побудова епюр згинального моменту (рис.13)

Вертикальна площина YOZ:

Н∙м

Н∙м

Горизонтальна площина XOZ:

Н∙м

Н∙м

Н∙м

Сумарний момент

Н∙м

Н∙м

Н∙м

Н∙м

Побудуємо епюру крутного моменту:

Н∙м

7.3. Перевірочний розрахунок вала на витривалість

Амплітуда нормальних і дотичних напружень записується у вигляді:

, [МПа]

Момент опору

, де d – діаметр вала,

Розрахунок проводимо в найбільш небезпечному перерізі, тобто в т. С.

мм³

мм³

Коефіцієнт запасу міцності за нормальними і дотичними напруженнями

де - середнє значення нормальних напружень (при відсутності осьового зусилля дорівнює нулю);

- середнє значення дотичних напружень ( );

, - коефіцієнт чутливості матеріалу вала до асиметрії циклу при згину та крученні.

; ; ; ;

Отже, МПа

МПа

Загальний коефіцієнт запасу визначається наступним чином

Для забезпечення витривалості вала необхідне виконання нерівності

, отже . Нерівність виконується.