Проверочный расчет валов

Примем, что нормальные напряжения от изгиба изменяются по симметричному циклу, а касательные от кручения – по отнулевому (пульсирующему).

Проверочный расчет состоит в определении коэффициентов запаса прочности s для опасных сечений и сравнении их с требуемыми (допускаемыми) значениями [s]. Прочность соблюдена при s ³ [s].

Производим расчет для предположительно опасных сечений каждого из валов.

Ведущий вал (рис. 1.7).

Материал вала тот же, что и для шестерни (шестерня выполнена заодно с валом).

По табл. Б.3 определим среднее значение предела прочности.

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба

s_-1» 0,43 s_в.

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений

t_-1» 0,58 s_-1.

Сечение А—А. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

(1.89)

где s_-1 – предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба; для углеродистых конструкционных сталей s_-1= 0,35s_в + (70…120) МПа;

k_s - эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений, табл. Д.20;

e_s - масштабный фактор для нормальных напряжений, табл. Д.21;

s_u – амплитуда цикла нормальных напряжений, равная наибольшему напряжению изгиба s_и в рассматриваемом сечении

(1.90)

s_m – среднее напряжение цикла нормальных напряжений; если осевая нагрузка F_а на вал отсутствует или пренебрежимо мала, то принимают s_m=0; в противном случае

(1.91)

коэффициент

(1.92)

для углеродистых сталей, имеющих s_в=650…750 МПа, принимают y_s=0,2; для легированных сталей y_s=0,25…0,30.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

(1.93)

где t_-1 – предел выносливости стали при симметричном цикле кручения; для конструкционных сталей принимают t_-1=0,58s_-1;

t_u - амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла,

(1.94)

где W_KHETTO — момент сопротивления изгибу,

(1.95)

k_t, e_t - определяем по таблицам Д.20 и Д.21.

Результирующий коэффициент запаса прочности

(1.96)

Расчетное значение s должно быть не ниже допускаемого [s] = 2,5.

Ведомый вал (рис. 1.8).

Рассчитываем предположительно опасное сечение А—А. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки. При расчете учитывается суммарный изгибающий момент.

Момент сопротивления кручению

(1.97)

Момент сопротивления изгибу

(1.98)

Далее расчет ведут так же, как и для ведущего вала.