Основные положения методики расчета вала на статическую прочность и выносливость (сопротивление усталости)

 

Проверочный расчет вала осуществляют в два этапа – на статическую прочность и на выносливость (сопротивление усталости).

В процессе проверочного расчета оценивают прочность вала, конструкция которого разработана в ходе проектного расчета и дальнейшей прорисовки конструкции редуктора. То есть к началу расчета должны быть установлены форма и размеры вала, а также форма и размеры всех его конструктивных элементов (шпоночные пазы, шлицы, проточки, галтели, фаски и т.п.).

 

Проверка статической прочности вала

 

Проверку статической прочности вала выполняют для исключения пластических деформаций в периоды кратковременных перегрузок, когда номинальные нагрузки увеличиваются в несколько раз, например, при пуске торможении, разгоне, реверсировании. При курсовом проектировании, возможную перегрузку принимают равной перегрузке в момент пуска электродвигателя и оценивают по величине коэффициента перегрузки

 

                                               ,                                       (1)

где  и  - максимальный (пусковой) и номинальный (расчётный) вращающие моменты на валу электродвигателя [4].

Методика расчета на статическую прочность вала связана с характером его нагружения. При номинальных нагрузках вал испытывает кручение под действием передаваемого вращающего момента, изгиб под действием пространственной системы сил, включающей силы в зацеплении и консольную силу, а также растяжение или сжатие под действием осевых сил. Влияние осевых нагрузок на прочность валов редукторных передач невелико [6] и в инженерных (приближённых) расчётах его допускается не учитывать [1…3].

Под действием нагрузок в поперечных сечениях вала возникают нормальные напряжения изгиба  и касательные напряжения кручения . Такое напряженное состояние называется сложным. Расчет на прочность в условиях сложного напряженного состояния ведут по эквивалентным напряжениям , величину которых определяют, как привило, на основе теории наибольших касательных напряжений по формуле:

 

                                               ,                                        (2)

 

или                                     ,                                               (3)

 

где                                                                                        (4)

 

Здесь:  - эквивалентный момент;  – суммарный изгибающий момент, учитывающий пространственную ориентацию внешних сил;  – вращающий (крутящий) момент;  – момент сопротивления рассматриваемого сечения вала при изгибе.

Проверку статической прочности вала с учетом перегрузок проводят в опасном сечении, где  имеет наибольшее значение, согласно условию

                                       ,                            (5)

где  и  - действительный и допустимый коэффициенты запаса прочности по пределу текучести;  – предел текучести материала вала.

 

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: