УТОЧНЕННЫЙ РАСЧЕТ ВЕДУЩЕГО ВАЛА
8.1 Ввиду больших нагрузок, действующих на вал от консольной силы принимаем материал вала сталь 40X : ,
- пределы выносливости при симметричном цикле изгиба и кручения.
8.2 В соответствии с эпюрами изгибавших и крутящих моментов (рисунок 2) и наличием концентрации напряжений предположительно устанавливаем опасные сечения вала, которые подлежат проверочному расчету на усталость.
Таких сечений два І-І под серединой зубчатого колеса и ІІ-ІІ под подшипником А.
8.3 Проверяем сечение вала І-І:
Суммарный изгибающий момент в сечении:
Крутящий момент в сечении вала:
8.4 Осевой момент сопротивления сечения с учетом шпоночного паза:
где - глубина шпоночного паза по табл. П49 [1].
8.5 Полярный момент сопротивления сечения c учетом шпоночного паза:
8.6 Амплитуда нормальных напряжений, изменяющихся по симметричному циклу:
8.7 Амплитуда касательных напряжений, изменяющихся по отнулевому циклу:
8.8 Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночного паза и установкой колеса на валу с натягом.
Коэффициенты снижения пределов выносливости определяем по формулам:
Для шпоночного паза находим значение: эффективных коэффициентов концентрации напряжений по таблице 7.14 [2]:
Коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения по таблице 7.10 [2]:
Коэффициент влияния шероховатости поверхности по таблице 7.11 [2]:
От установки шестерни на валу с натягом коэффициенты снижения пределов выносливости в местах на прессовки шестерни на вал находим по отношениям:
по таблице 7.16. [2]
и затем находим отношения:
В дальнейших расчетах пользуемся этими коэффициентами.
8.9 Определяем коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:
Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения І-І:
Примечание: Если шестерня выполнена как одно целое с валом, то расчет производят по следующим формулам:
Эквивалентное напряжение определяем по гипотезе наибольших касательных напряжений и сравниваем его значение с допусками:
, где
8.10 Проверяем сечение вала ІІ-ІІ:
Суммарный изгибающий момент равен моменту от силы , т.е.
.
8.11 Осевой момент сопротивления сечения:
8.12 Полярный момент сопротивления сечения:
8.13 Амплитуда нормальных напряжений цикла
8.14 Амплитуда касательных напряжений цикла:
8.15 Концентрация напряжений обусловлена посадкой внутреннего кольца подшипника на валу с натягом.
При этом коэффициент снижения пределов выносливости:
Находим отношения для вала в местах на прессовки деталей.
По табл. 7.16. [2]при :
Принимаем , тогда .
8.16 Коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:
8.17 Результирующий коэффициент запаса прочности для сечений ІІ-ІІ:
Если расчетные значения коэффициентов запаса прочности в опасных сечениях незначительно превышают допускаемые коэффициенты запаса прочности , то размеры диаметров вала и забранный материал оставляем без изменения.