Проектный расчет

На данном этапе проектирования составляют расчетную схему вала, определяют реакции в опорах (подшипниках), а также строят эпюры изгибающих и крутящих моментов.

При действии на вал сил, расположенных в разных плоскостях, их раскладывают на две взаимно перпендикулярные плоскости, за одну из которых выбирают плоскость действия одной из сил. Если силы расположены в плоскостях под углом менее 30⁰, то их можно совместить в одну плоскость.

При этом считают, что реакции опор и силы, действующие на вал, сосредоточены посередине детали. Следовательно, расстояния между линиями приложения нагрузок могут быть определены следующим образом (см. рисунок 4):

,

,

,

где l_ст – длина ступицы насаживаемой на вал детали, мм.

Опоры вала принято обозначать заглавными буквенными знаками (А, В).

На основании расчетной схемы вала для каждой опоры (подшипника) составляют условия равновесия в двух рассматриваемых плоскостях (). При этом отбрасывают одну из связей (опор) и если момент от действующей силы способствует вращению вала относительно оставшейся опоры против часовой стрелки, то его считают положительным, в противном случае - отрицательным.

Из условий равновесия определяют реакции в опорах для каждой плоскости (R_{A x}, R_{В x}, R_{A y}, R_{В y}).

Суммарную реакцию в каждой опоре и результирующий изгибающий момент в соответствующем сечении вала определяют по формулам:

;

,

где R_x, R_y, M_x, M_y – соответственно опорные реакции и изгибающие моменты во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Эквивалентный момент вычисляют по формуле:

,

где Т - крутящий момент на валу, Нм.

По величине эквивалентного момента определяют диаметр вала при совместном действии изгиба и кручения:

,

где – допускаемое напряжение на изгиб, = 50…60 МПа.

Полученное значение диаметра округляют до ближайшего большего числа из стандартного ряда (см. стр. 10).