Расчет валов на сложное сопротивление

Для расчета вала на сложное сопротивление необходимо составить его расчетную схему:

- разметить точки, в которых расположены условные опоры;

- определить величину и направление действующих на вал сил: окружной , радиальной , осевой . А также точки их приложения.

Приведем расчет тихоходного вала (поз.13):

 

Рис.3 – Расчетная схема тихоходного вала на сложное сопротивление

 

Длины расчетных участков находятся после предварительного проектирования:

 

 

Реакции опор для входного вала:

 

Определим реакции опор:

 

.

.

.

 

Построим эпюры моментов для тихоходного вала:

Изгибающие моменты в горизонтальной плоскости:

 

.

.

 

Рис.5 – Эпюра изгибающего момента в горизонтальной плоскости для тихоходного вала

Максимальный изгибающий момент действует в сечении III – .

Изгибающие моменты в вертикальной плоскости

 

.

.

 

Максимальный изгибающий момент действует в сечении II – .

 

Рис.6 – Эпюра изгибающего момента в вертикальной плоскости для тихоходного вала

 

Построим эпюру крутящего момента для быстроходного вала.

 

.

Рис.7 – Эпюра крутящего момента для тихоходного вала

Приведенный момент

 

 

Максимальный приведенный момент

 

;

.

 

Наиболее опасным является третье сечение.

 

Рис.8 – Эпюра приведенного момента для тихоходного вала

 

Расчет валов на выносливость[1]

Для примера будем рассчитывать тихоходный вал.

Определим коэффициент запаса прочности  быстроходного (рис.13) вала двухступенчатого цилиндрического редуктора.

Рис.9 – Расчетная схема тихоходного вала на выносливость

 

1.а) Проверяем запас прочности по пределу выносливости в сечении I-I. Концентрация напряжений в этом сечении обусловлена наличием шестерни. Находим эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении от шестерни. При , ; масштабный коэффициент для вала ; коэффициент состояния поверхности при шероховатости . Эффективный коэффициент концентрации напряжений для данного сечения вала при изгибе и кручении в случае отсутствия технологического упрочнения:

 

 

б) Находим запас прочности для касательных напряжений.

Напряжение кручения

.

 

Амплитуда и среднее значение номинальных напряжений кручения

 

.

 

Запас прочности для касательных напряжений

 

.

 

2. Определяем эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении вала в сечении II-II, вызванные посадкой внутреннего кольца подшипника на вал. Для вала с , .

Определяем запас прочности для касательных напряжений:

 

,

здесь напряжение кручения:

,