Материалы и термообработка валов

Для изготовления промежуточного вала назначаем Ст. 45, улучшение. [σ _в]=900МПа, [σ _τ ]=750МПа

 

Проектный расчет валов

Диаметры различных участков вала определяют по формулам:

 

dк ≥ (6-7) , (3.14)

dбк ≥ dк +3 ּ f, (3.15)

dп = dк –3 ּ r, (3.16)

dбп ≥ d п +3 ּ r, (3.17)

 

где Тпр – крутящий моментна промежуточном вале, Нм;

dк, dбк, dп, dп – диаметры отдельных участков вала, мм.

Подставляя крутящий момент Тпр = 35, 01 Нм в выражение (3.14) получим

 

dк ≥ (6-7)  = 12, 4-14, 5 мм.

 

Назначаем dк = 25 мм. dбк ≥ 25+3 ּ 1 = 28 мм.

Назначаем dбк = 28 мм. dп = 25-3 ּ 1, 5 = 21, 5 мм.

Назначаем dп = 20 мм. dбп ≥ 20+3 ּ 1, 5 = 24, 5 мм.

Назначаем dбп = 25 мм.

 

Проверочный расчет валов

Плоскость YOZ (вертикальная).

Для определения реакции Rb воспользуемся уравнением (3.4)

 

- Fr1 ּ 28+Fa2 ּ 45+Fr2 ּ 39+Fa1 ּ 13+Rb ּ 82 = 0;

 

Подставляя радиальные усилия Fr1 = 0, 22 кН, Fr2 = 0, 068 кН, Fa1=0.09, Fa2=0.4 получим Rb = 0.007 кН.

Для определения реакции RА воспользуемся уравнением (3.5)

 

Fa1 ּ 13-Fr1 ּ 110-Fr2 ּ 43+ Fa2 ּ 45 +RA ּ 82 = 0;

RA = 0, 295 кН.

 

Строим эпюру изгибающих моментов Мх (z).

Сечение 1-1: Мх определяется по формуле (3.7).

 

-Fr2 ּ z+Fa ּ 13

 

Точка А: z =0, Мх = 1, 17.

Точка С: z =28 мм, Мх = 4, 99 Нм.

Сечение 2-2: Мх =-Fr2 ּ z + Fa ּ 13+R_a ּ ( z -28), (3.18)

Точка В: z =0, Мх = -2.065.

Точка Д: z = 67мм, Мх = -2.065 Нм.

Сечение 3-3 Mx= Rby ּ z

Точка А: z =0, Мх = 0.

Точка С: z =43 мм, Мх = 0.301 Нм.

Плоскость XOZ (горизонтальная).

Определяем реакции в опорах.

Реакцию Rb определяем по формуле (3.4)

 

- Fr1 ּ 28 – Ft2 ּ 39 -Rb ּ 82 = 0;

 

Подставляя окружные усилия Ft2 = 0, 204 кН и Ft1 = 0.66 кН получим Rb = 0.128кН.

Реакцию RА определяем по формуле (3.5)

 

Ft1 ּ 110 + Ft2 ּ 43 - RАx ּ 82 = 0;

RАx = 0.992 кН.

 

Строим эпюру изгибающих моментов МY (z).

Сечение 1-1: МY определяется по формуле (3.7)

Точка А: z =0, МY = 0.

Точка С: z = 28мм, МY 18, 48 Нм.

Сечение 2-2:

 

МY = Ft1 ּ z-Ra ּ (z-36)

 

Точка B: z = 28, МY =18.48, z = 28, MY = 275.9

Сечение 3-3 MY = Rb ּ z; z = 0, МY =0; z = 43, MY = 81.5

Опасным являются сечения в т.А (рис.3.2)

Проверяем сечение А.

Находим напряжение изгиба по формуле (3.12)

 

σ = = 23.9 МПа.,

 

Находим напряжение кручения по формуле (3.13)

 

τ = = 5.6 МПа.

 

Полученные напряжения подставляем в выражение (3.11)

 

σ э = 25.8 МПа.

 

Предел выносливости для Ст.45 σ -1 = 410 МПа [2].

Коэффициент запаса сопротивления усталости назначаем S=2

Напрессованные на вал детали создают концентрацию напряжений. Влияние на сопротивление усталости напрессовки деталей существенно зависит от размеров. Поэтому ее влияние и влияние размера учитывают общим коэффициентом

 

 (3.18)

 

где ζ ’-коэффициент, учитывающий предел прочности материала вала;

ζ ’’- коэффициент, учитывающий давление в посадке.

ζ ’=0, 305+0, 0014ּ σ _в (3.19)

ζ ’’=0, 65+0, 014ּ p (3.20)

ζ ’’=1(при p> 25МПа) наихудший вариант

ζ ’=0, 305+0, 0014ּ 900=1, 565

 =2, 9[1]

 

Проверяем условие (3.10)

 

25, 8≤

25, 8< 45, 6МПа

 

Условие выполняется, поэтому уточненный расчет производить нет необходимости.

 

Расчет промежуточного вала

Материалы и термообработка валов

Для изготовления промежуточного вала назначаем Ст. 45, улучшение. [σ _в]=900МПа, [σ _τ ]=380МПа

 

Проектный расчет валов

Подставляя крутящий момент Тпр = 153, 1 Нм в выражение (3.14) получим

 

dк ≥ (6-7)  = 16, 7-19, 4 мм.

Назначаем dк = 18 мм. dбк ≥ 18+3 ּ 1 = 21 мм.

Назначаем dбк = 22 мм. dп = 18-3 ּ 1, 5 = 13, 5мм.

Назначаем dп = 17 мм. dбп ≥ 17+3 ּ 1, 5 = 20, 5мм.

Назначаем dбп = 20 мм.

 

Проверочный расчет валов

Плоскость YOZ (вертикальная).

Для определения реакции Rb воспользуемся уравнением (3.4)

 

-Fa2 ּ de2/2+Ft2 ּ 40-Fr1 ּ 77-Rb ּ 127= 0;

Rb =. =

 

Подставляя радиальные усилия Fr1 = 0.49 кН, Ft2 = 0.66, Fa2=0.22кН получим Rb = -0, 118кН.

Для определения реакции RА воспользуемся уравнением (3.5)

 

- Fa2 ּ de2/2- Fr2 ּ 87-Fr1 ּ 50 +RA ּ 127 = 0;

RA = = 0, 428кН.

 

Строим эпюру изгибающих моментов Мх (z).

Сечение 1-1: Мх определяется по формуле (3.7).

Точка А: z =0, Мх = 0.

Точка С: z =40 мм, Мх = 17, 12 Нм.

Сечение 2-2: Мх =R_а ּ z –Fr2(z-40),

Точка В: z =0, Мх = 17, 12.

Точка Д: z = 37мм, Мх = 3, 356 Нм.

Сечение 3-3: Мх = -R_Б ּ z,

Точка В: z =0, Мх = 17, 12.

Точка Д: z = 50мм, Мх = -5, 9 Нм

Плоскость XOZ (горизонтальная).

Определяем реакции в опорах.

Реакцию Rb определяем по формуле (3.4)

 

Ft2 ּ 40 +Ft1 ּ 77 + Rb ּ 127 = 0;

 

Подставляя окружные усилия Ft2 = 0, 66 кН и Ft1 = 1, 35 кН получим Rb = -1, 02 кН.

Реакцию RА определяем по формуле (3.5)

 

Ft1 ּ 50 + Ft2 ּ 87+ RА ּ 127 = 0; RА =0, 99кН.

 

Строим эпюру изгибающих моментов МY (z).

Сечение 1-1: МY определяется по формуле (3.7)

Точка А: z =0, МY = 0.

Точка С: z = 40мм, МY = -39, 6 Нм.

Сечение 2-2: МY = -R_а ּ 40+Ft2(z-40)

Точка B: z = 40, МY =-39.6

Точка С: z = 37 мм, МY =-52, 0Нм.

Сечение 3-3: МY = -R_b ּ z

Точка D: z = 40, МY =0

Точка С: z = 50 мм, МY =-52, 0Нм

Опасным являются сечения С и Д (рис.3.2)

Проверяем сечение С.

Находим напряжение изгиба по формуле (3.12)

 

σ = = 53.92 МПа.,

Находим напряжение кручения по формуле (3.13)

 

τ = = 13, 35 МПа.

 

Полученные напряжения подставляем в выражение (3.11)

 

σ э = = 78, 39 МПа.

σ э = = 58, 67 МПа.

 

Предел выносливости для стали 40Х σ -1 = 387 МПа [2].

Коэффициент запаса сопротивления усталости назначаем S=2

Напрессованные на вал детали создают концентрацию напряжений. Влияние на сопротивление усталости напрессовки деталей существенно зависит от размеров. Поэтому ее влияние и влияние размера учитывают общим коэффициентом ζ ’’=1(при p> 25МПа) наихудший вариант

Полученные напряжения подставляем в выражение (3.19)

 

ζ ’=0, 305+0, 0014ּ 900=1, 565

 =3, 13[1]

 

Полученные значения подставляем в выражение (3.18)

 

 

Проверяем условие (3.10)

58, 08≤

58, 08< 61, 82

 

Проверяем сечение Д.

Находим напряжение изгиба по формуле (3.12)

 

σ = 38, 12 МПа.,

 

Находим напряжение кручения по формуле (3.13)

 

τ = = 5, 43 МПа.

 

Полученные напряжения подставляем в выражение (3.11)

 

σ э = = 39, 26 МПа

 

Предел выносливости для стали 40Х σ -1 = 387 МПа [2].

Коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения ε = 0, 72 [1].

Коэффициент запаса сопротивления усталости назначаем S = 2.

Коэффициент концентрации напряжения Кσ = 1, 72 [1].

K_v=2, [1] для закалки ТВЧ

Проверяем условие (3.10)

 

39, 26≤

39, 26≤ 88, 87МПа

Условие выполняется, поэтому уточненный расчет производить нет необходимости.

Расчет тихоходного вала

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться: