Разработка конструкции вала
5.1. Входной вал.
Опасное сечение расположено под подшипником.
- расчетный диаметр вала.
- диаметр вала под подшипником
- диаметр упорного бурта
-диаметр для упора внутреннего кольца
- диаметр распорной втулки
- по происходит скольжение вала по уплотнению, расположенному в крышке подшипника
- диаметр выходного участника вала
, где - допускаемые напряжения на кручение для симметричного цикла
,т.е. условие прочности на кручение выполняется.
5.2. Промежуточный вал.
Опасное сечение расположено под шестерней цилиндрической передачи.
, где
,т.е. условие прочности на кручение выполняется.
5.3. Выходной вал.
Опасное сечение расположено под колесом.
и
, где
,т.е. условие прочности на кручение выполняется.
Расчёт вала на жесткость.
При работе вала в нем возникает деформации изгиба (прогиб, угол поворота сечения) и кручение (угол закручивания). Особенно опасными являются случай приложения нагрузок на консольных участках входных и выходных валов. Деформации должны быть ограничены допускаемыми значениями. Прогибы и углы поворота находятся методами сопротивления материалов.
Для схемы уравнения углов поворота и прогибов можно записать:
(1)
(2)
Для определения начальных параметров упругой линии и воспользуемся тем, что на опорах прогиб равен нулю, т.е. при и ,
(3)
(4)
Входной вал.
Вертикальная плоскость: ;
; ;
;
;
Найдём начальные параметры по уравнениям (3) и (4)
- для стали
, где
- диаметр вала
Тогда
Из уравнения (1) найдём угол поворота сечения на опоре I при
, где
- диаметр вала под подшипником
Тогда
Угол поворота сечения на опоре II при
Прогиб вала на консоли:
, где
- диаметр вала под конической шестерней
Горизонтальная плоскость:
; ;
;
Начальные параметры:
Угол поворота сечения на опоре I и II:
Прогиб вала на консоли:
Суммарный прогиб:
Допускаемый прогиб
, т.е. условие жесткости не выполняется
Необходимо изменить конструкцию вала:
Основные расчеты сохраняются:
и , где
, тогда
, т.е. условие жесткости выполняется
Жесткость при кручении характеризуется углом закручивания, приходящимся на единицу длины вала
, где
- полярный момент инерции
- модуль упругости при сдвиге для стального вала
При: - допускаемый угол закручивания
, тогда
, т.е. условие жесткости при кручении выполняется.