Уточненный расчет валов на статическую прочность

Расчет валов рассмотрим на примере быстроходного вала одноступенчатого редуктора На рис 5 изображена схема привода включая раму, электродвигатель, ременную передачу редуктор С цечью установки электродвигателя и редуктора на раму простой конструкции ремень накчонен к линии горизонта на угол a, a двигатель расположен наиболее компактно

Возникающая нагрузка на вал F от воздействия сил натяжения ремня и F₂ раскладывается на составляющие F_x и F_y

Кроме того, в зацеплении возникают силы P_b F_a и F_r (передача косозубая) Совместное воздействие сил производит изгиб рассматриваемого вала F_y , F_t - в вертикальной плоскости (YOZ), а

- в горизонтальной Деформации вала представлены на рис 6 Приведем силы F_t, F_a к центру вала Произведение создаст крутящий момент,

который производит скручивание вала Произведение силы , а также создадут противоположный по направлению

крутящий момент

Приведение силы F_a к центру даст сосредоточенный изгибающий момент

После определения внешних сил, производящих деформацию вала, выполняют (эскиз вала рис 7) расчетные схемы вала в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а также эпюры изгибающих и крутящих моментов (рис 7 б) Далее определяют эквивалентный изгибающий момент

(3)

После построения эпюр М_Из и Т, определяется напряжение в опасном сечении от действия изгиба и кручения

(4) где W=0,ld³

(5) где W_K=0,2d³

Таким образом закон изменения нормальных напряжений изгибасимметричный. Переменная составляющая цикла

а -а -^Мэкв

^{a H3}~o,id³ •

Постоянная составляющая цикла

Закон изменения касательных напряжений принят пульсационным (пульсирующим), так как большинство машин работает с переменным крутящим моментом.

_ т _ Т ^ Т

^Та " ^Tm ~ 2 ~ 2W_K ~ 0,4d³

Приступая к расчету определяют опасные сечения вала исходя из эпюр изгибающих икрутящих моментов и наличия ступенчатой формы вала и концентраторов напряжений.

Опасным сечением является сечение с большими крутящими и изгибающими моментами, ослабленное концентраторами напряжений (наличие шлицевых и шпоночных канавок, выточек (рис 9а),поперечных отверстий (рис.96),резьбовой нарезки, галтельного перехода, гарантированного натяга).

Деформации от действия сил, изгибающих и окручивающих вал

Далее определяются эквивалентные напряжения и, исходя из условия статической прочности производится уточнение диаметра d

(6)