Проверочный расчет валов
Проверочный расчет производится после конструктивной проработки вала, определения его размеров и составления расчетной схемы. При определении нагрузок на валы необходимо учитывать не только силы, действующие в зацеплении, но и радиальную силу FМ от муфты, возникающую вследствие неизбежной несоосности соединяемых валов. Эта сила для входных и выходных концов одноступенчатых редукторов может быть приближенно определена по формуле, Н,
,
(6.19)
а для выходных валов многоступенчатых редукторов
,
(6.20)
здесь Т – крутящий момент на соответствующем валу, Н ∙ м.
Направление действия силы FМ неизвестно. Поэтому рекомендуется направлять ее так, чтобы получить максимальные изгибающие моменты в опасных сечениях. Обычно: в том же направлении, что и Ft – для увеличения изгибающего момента на ближней опоре, или в противоположном Ft направлении – для увеличения изгибающего момента в средней части вала.
Однако для уточненного расчета необходимо, чтобы нагрузки на опоры принимали наиболее опасные – максимальные значения, что при конкретном направлении силы FМ не достигается. Поэтому рекомендуется следующий порядок расчета: сначала определяют нагрузки на опоры только от сил в зацеплении и иных сил, линии действия которых известны; находят абсолютные значения максимальных нагрузок на опоры от этих сил геометрическим суммированием. Затем определяют нагрузки на опоры только от произвольно направленной силы FМ и полученные абсолютные максимальные значения арифметически (без учета направления) складывают. В этом случае получают действительно наиболее опасный случай нагружения опор и валов.
Нагрузки на валы от клиноременных и цепных передач определяются при расчете этих передач.
Валы изготовляют из углеродистых и легированных сталей. Чаще других применяют стали 35, 40, 45, 50 либо легированные стали 40Х и 40ХН. Механические характеристики этих сталей приведены в табл. 3.1 и 6.5.
Проверочные расчеты валов выполняют на статическую прочность и на сопротивление усталости.
Таблица 6.5
Механические характеристики конструкционных сталей
Марка стали |
Диаметр заготовки, мм |
σв, МПа |
σт, МПа |
τт, МПа |
σ-1, МПа |
τ-1, МПа |
ψσ |
ψτ |
Ст5 20Х 35 40 45
40Х
40ХН 12ХН3А 18ХГТ |
Любой ≤ 120 Любой Любой ≤ 120 ≤ 80 ≤ 200 ≤ 120 ≤ 200 ≤ 120 ≤ 60 |
520 650 550 580 780 900 790 900 920 950 1150 |
280 400 270 350 540 650 640 750 750 700 950 |
150 240 185 210 290 390 380 450 450 490 660 |
220 310 250 290 360 410 370 410 420 430 500 |
130 170 150 160 200 230 210 240 230 240 280 |
0,05 0,06 0,05 0,05 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,15 0,15 |
0,02 0,02 0,02 0,02 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,08 0,08 |