Расчет вала на статическую прочность в рассматриваемом сечении

Проверку статической прочности производят в целях предупреждения пластических деформаций в период действия кратковременных перегрузок (например, при пуске).

Этим расчетом определяются коэффициенты запаса прочности по текучести в опасных сечениях вала и сравниваются с допускаемым коэффициентом запаса.

Последовательность расчета [1] .

1. По чертежу вала, полученному из эскизной компоновки редуктора, составляют расчетную схему, на которой наносят в аксонометрии все внешние силы, нагружающие вал, приводя плоскости их действия к двум взаимно перпендикулярным плоскостям (горизонтальной XOZ и вертикальной YOZ).

2. Затем определяют реакции опор в горизонтальной и вертикальной плоскости. В этих же плоскостях строят эпюры изгибающих моментов M_X , M_Y и крутящего момента T .

Примечание – В случае наличия муфты строят отдельную эпюру изгибающего момента M _К от возникающей кривошипной силы муфты (таблица А.15), нагружающей вал консольно. Консольная кривошипная сила от муфты вращается вместе с валом, и такая схема расчета обеспечивает ее учет при самом опасном случае воздействия.

3. Предположительно устанавливают опасные сечения, исходя из эпюр моментов, размеров сечения и концентратора напряжений.

4. Определяют суммарные изгибающие моменты в опасных сечениях по формуле
                                                   ,                                  (1.2)

а при наличии муфты

                                               .                    (1.3)

Консольную силу от действия гибкой передачи (ременной или цепной) раскладывают на две составляющие по указанным плоскостям.

5. Определяют нормальные и касательные напряжения в рассматриваемом сечении вала по формулам

                        ,                        (1.4)

                                            ,                                   (1.5)

где – осевая сила, действующая на вал (для промежуточного вала – алгебраическая сумма осевых сил, действующих на вал); , , – площадь, осевой и полярный моменты сопротивления поперечного нетто – сечения вала в опасном его сечении, учитывая тип соединения (с посадкой, шпоночное или шлицевое).

          

Рисунок 1 – Формы поперечных сечений валов

– осевой момент сопротивления для сплошного круглого сечения диаметром d.         

– осевой момент сопротивления для полого круглого сечения,

где – коэффициент пересчета (таблица А.3). – осевой  момент  сопротивления  для  вала с одной призматической шпонкой.

Примечание – Значения моментов сопротивления приведены в таблице А.5.

– осевой момент сопротивления для                       шлицевого вала с прямобочными шлицами.

Примечание – Значения моментов сопротивления приведены в таблице А.4.

–  площадь поперечного сечения для сплошного круглого сечения диаметром d.        

–  площадь поперечного сечения для полого круглого сечения.                                     

–  площадь поперечного сечения для вала с одной призматической шпонкой.

–  площадь поперечного сечения для шлицевого вала с прямобочными шлицами.

– полярный момент сопротивления для сплошного круглого сечения диаметром d.                                                       

– полярный момент сопротивления для полого круглого сечения.                                                       

–  полярный момент сопротивления для вала с одной призматической шпонкой.

Примечание – Значения моментов сопротивления приведены в таблице А.5.

 – полярный момент сопротивления для шлицевого вала.

Для  вала – шестерни в сечении по зубьям геометрические характеристики поперечного сечения определяют как для сплошного сечения по начальному диаметру d_w, а для вала червяка – по диаметру впадин d_f .

6. Определяют частные коэффициенты запасов прочности по нормальным S_{Т s} и касательным S _{T τ} напряжениям

                             S_{Т s} = ; S _{T τ} = ,                                    (1.6)

,  – пределы текучести материала вала по нормальным и касательным напряжениям, МПа (таблица А.2).

7. Определяют общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести по гипотезе прочности максимальных касательных напряжений в опасных сечениях вала

                          ,                        (1.7)

1,3...2,0 – допустимые значения для коэффициента запаса прочности по текучести; – коэффициент перегрузки (из каталога на электродвигатель); – максимальный кратковременно действующий вращающий момент (момент перегрузки).

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: