Проверочный расчет валов на усталостную прочность

Предел выносливости для нормальных напряжений равен:

Предел выносливости для касательных напряжений равен:

Коэффициент запаса прочности S вала определяется по формуле:

,

где - коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям; -допускаемый запас прочности;

;

.

Коэффициенты чувствительности к ассиметрии цикла определяются по формулам:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Определяем , эффективные коэффициенты концентрации напряжений по формулам:

;

В рассматриваемом сечении червяка действует концентратор напряжений в виде перепада диаметров с d_f1 = 39,2 мм на d = 35 мм, с D/d = 1,12 и галтелью.

Радиус галтели равен: ,

Определяем отношения r/d и t/r:

; .

Из таблицы с учетом интерполяций табличных значений определяем

K_σ = 2,0, K_τ = 1,5.

Определяем коэффициенты влияния размеров поперечного сечения вала и :

Коэффициент влияния упрочнения материала равен К_v = 1, так как поверхностное упрочнение вала не предусмотрено.

Коэффициент влияния шероховатости поверхности зависит от шероховатости поверхности вала, K_F = 1,3.

Суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении:

Осевой момент инерции сечения:

.

Амплитудное значение цикла нормальных напряжений:

Среднее значение ц

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

икла нормальных напряжений составляет:

.

Крутящий момент в этом сечении Т = 15,8 Н·м = 15,8·10³Н·мм.

Полярный момент инерции сечения:

Амплитудное значение цикла касательных напряжений:

Среднее значение цикла касательный напряжений :

;

;

;

Коэффициент запаса прочности S вала в рассматриваемом сечении:

,

Следовательно, вал достаточно прочен при принятых размерах.

Сводная таблица пров

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ерочного расчета валов

Таблица 7.

Вал	Коэффициент запаса прочности
Опасные сечения
А-А	Б-Б	В-В
sσ	sτ	s	[s]	sσ	sτ	s	[s]	sσ	sτ	s	[s]
	5,85	30,77	13,4	1,5÷2,5	3,74	26,8	3,7	1,5÷2,5	-	-	-	1,5÷2,5
	3,4	24,8	3,33	1,5÷2,5	2,96	24,8	2,93	1,5÷2,5	-	-	-	1,5÷2,5

Муфты выбираем в зависимости от передаваемого крутящего момента и условий работы по формуле:

,

где - допускаемый для данной муфты крутящий момент.

Т_р – расчетный крутящий момент;

Т – передаваемый муфтой крутящий момент, Т = 11,97 Н·м;

K – коэффициент, учитывающий тип муфты и реальные условия работы машины.

Предварительно выбираем упругую втулочно-пальцевую муфту.

Для этой муфты

k = k₁ + k₂,

где k₁ – коэффициент, определяемый типом двигателя. Для машин, приводимых электродвигателями, k₁ = 0,25;

k₂ – коэффициент динамичности; k₂ = 1,4.

Отсюда:

k = k₁ + k₂ = 0,25 + 1,4 = 1,65.

Расчетный крутящий момент определяем по формуле:

Т_р = k · Т = 1,65 · 11,97 = 19,75 Н·м.

При диа

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

метре d_б = 20-22 мм быстроходного вала редуктора, на котором установлена муфта, допускаемый крутящий момент [T], передаваемый упругой втулочно-пальцевой муфтой, равен 31,5 Н·м. Но возьмем 63 Н·м, так как диаметр вала двигателя d_дв = 28 мм.

[T]=63 > Т_р =19,75 Н·м.

Окончательно выбираем упругую втулочно-пальцевую муфту МУВП, ГОСТ 21424-93. D = 100 мм. Длина полумуфты на валу редуктора L = 84мм.

Сводная таблица параметров муфты

Таблица 8.

Параметр	Значение
Вращающий момент на валу, Н·м	11,97
Расчетный момент, Н·м	19,75
Тип муфты	МУВП
Размер отверстия под вал d1/l1	22/50