Уточненный расчет валов

 

Нормальные напряжения от изгиба изменяются по симметричному циклу, а касательные от кручения — по отнулевому (пульсирующему).

Уточненный расчет состоит в определении коэффициентов запаса прочности  для опасных сечений и сравнении их с требуемыми (допустимыми) значениями . Прочность соблюдена при .

Будем производить расчет для предположительно опасных сечений ведомого вала.

Ведущий вал проверять на прочность не следует, так как размеры поперечных сечений, принятые при конструировании после расчета геометрических характеристик по таблице 4.2 раздела 2 ( , , ), значительно превосходят те, которые могли быть получены расчетом на кручение. А также диаметр входного конца вала получился при расчете на кручение , но по соображениям конструирования приняли (решено брать такой диаметр для удобства соединения диаметра входного вала и диаметра вала электродвигателя).

Определение коэффициентов запаса прочности в опасных сечениях ведомого вала:

Построим эпюры моментов на изгиб.

 

Материал Сталь 45, термическая обработка улучшение. .

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба:

 

 

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений:

 

 

По рисунку видно, что сечения А-А наиболее нагруженное для данного вала. Рассмотрим его:

Определим коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

 

 

Где амплитудное и среднее значение касательных напряжение:

 

 

При , ,

 

 

Суммарный коэффициент снижения предела выносливости при кручении:

 

 

Принимаем , и тогда

 

Коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла:

 

 

Определим коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

 

 

По рисунку видно, что в вертикальной плоскости сечения действует момент , а в горизонтальной плоскости сечения действует момент . Найдем суммарный момент для определения амплитуды нормальных напряжений:

 

 

Определим момент сопротивления изгибу:

 

 

Амплитудное значение нормальных напряжений:

 

Среднее значение нормальных напряжений :

Суммарный коэффициент снижения предела выносливости при изгибе:

 

 

Принимаем , и тогда

 

 

Определим результирующий коэффициент запаса прочности:

 

 

Сравним коэффициент запаса прочности сечения А-А с допустимым значением коэффициента запаса прочности .

Расчет по сечению А-А на прочность выполнен правильно, так как должно быть не ниже

Проведем расчет крайнего сечения Б-Б

Определим коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

 

 

Где амплитудное и среднее значение касательных напряжение:

, ,

 

Суммарный коэффициент снижения предела выносливости при кручении:

 

 

Принимаем , и тогда

 

 

Коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла

 

 

Расчет по сечению Б-Б на прочность выполнен правильно, так как должно быть не ниже

Вывод: Ведомый вал подобран правильно, он соответствует условиям кручения, изгиба и прочности и может быть принятым в эксплуатацию для данного редуктора.