Особенности нагрузок при расчете осей и валов на прочность.

Прочность детали всегда связана со временем работы и поэтому при расчете на прочность необходимо:

1)Определить величины и характер действующих сил;

2)Определить действующие напряжения и составить их схемы;

3)Определить предельные напряжения;

4)Оценить прочностную надежность рассчитываемой детали.

1. Нагрузки при работе детали постоянно меняются.

Виды нагрузок и их размерности:

– сила, [Н];

T – крутящий момент, [Нмм, Нм];

M – изгибающий момент, [Нмм, Нм];

2. Нагрузки в материале вала вызывают напряжения. Виды напряжений:

σ –нормальные, [МПа]=[Н/ ];

 - касательные [МПа]=[Н/ ];

Нагрузки и напряжения при работе валов изменяются циклически.

Расчет осей и валов на прочность

1. Составление схемы, размещение опоры, сил, размер плеч и компоновки.

2. Выбор материала из таблицы, допускаемых напряжений.

3. Определить моменты в опасных сечениях

4. Определить реакцию опор

Условия прочности оси:

Отсюда d оси в опасном сечении: .

Определение изгибающих и крутящих моментов в опасных сечениях (Mx; My; T) для промежуточных валов редукторов.

Опорные реакции, определенные из условия статического равновесия позволяют рассчитать моменты в опасных сечениях и определить диаметр вала по эквивалентному моменту

Моменты графически изобразим эпюрами (это наглядно позволяет выявить опасное сечение).

Примеры: промежуточный вал 2х ступенчатого редуктора с раздвоенной тихоходной ступенью.

Из эпюра видно, что имеются 3 опасных сечения, для которых необходимо определить эквивалентные моменты.

Из условия прочности определяется диаметр вала в каждом опасном сечении:

[ экв = 50…60 МПа (для сталей). Чем больше Мэкв, тем больше должен быть диаметр в опасном сечении.

Определение опорных реакции на подшипниках валов для различных редукторов

Схема сил, опорных реакции в двухступенчатом с раздвоенной тихоходной ступенью редукторе

Точный расчёт вала на прочность в опасном сечении

Цель расчёта – определение коэффициента запаса прочности вала в опасном сечении с учётом масштабного фактора, концентраторов напряжения, шероховатости поверхности, упрочняющего фактора.

Общий коэффициент запаса прочности определяется по формуле:

где n – частные коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям.

Для нормальных напряжений коэффициент запаса прочности (КЗП) определяется по формуле:

где ( )_вал – предел длительной выносливости по нормальному напряжению для материала, при симметричном цикле нагружения с учетом всех факторов влияния ( ) значение напряжения изгиба в опасном сечении от M_{из I - I}

где  – табличное значение предела длительной выносливости для образца (  материала детали;

( ) – влияния.