Примечание. Значения врашаюших моментов для валов диаметром менее 6 мм не регламе нтируются.

7. Значения коэффициента К в зависимости от характера нагрузки, прочности и твердости материала вала

Значение коэффициента К, МПа, при

Примечания:

1. а - при нагрузке постоянной величины и постоянного направления;

b - при нагрузке переменной величины, если максимум достигает двукратного знаме

ния;

с - при чистом кручении переменного направления. 2. Радиальная нагрузка F приложена к середине длины конца вала.

РАСЧЕТ ВАЛОВ

Расчет на прочность

При расчете валов на жесткость диаметры их получаются больше, чем при расчете на прочность, и они работают преимущественно с невысокими напряжениями. Поэтому расчет валов целесообразно вести упрощенно, не учитывая динамический характер нагрузки, т. е. не вводя в формулы коэффициенты концентрации напряжений, характеристики циклов нагружения и т.п. Эти факторы учитывают приближенно соответствующим выбором допускаемых напряжений.

Валы на прочность рассчитывают по формуле

где IV - момент сопротивления в опасном

сечении, мм: W = 0,М - для круглого сплошного сечения (см. рис. 1);

- для круг-

лого полого сечения (см. рис. 2); [оиз] -допускаемое напряжение, МПа (см. табл. 9), определяемое при динамическом расчете стальных валов по пределу выносливости с учетом факторов, вызывающих концентрацию напряжений, и диаметру вала; Л/ц -максимальный изгибающий момент в опасном сечении, Нмм:

ли = (mImI ]

здесь Л/ г и Л/ в - максимальные изгибающие моменты в опасном сечении, Нмм, действующие соответственно в горизонтальной и вертикальной плоскостях; Мр -максимальный крутящий момент в опасном сечении, Нмм;

- максимальный приведенный (результирующий) момент в опасном сечении, Н мм.

Диаметр вала из среднеуглерод истой стали (ов = 500 800 МПа) при расчете на прочность приближенно определяют по следующим формулам:

при постоянной нагрузке и небольших изгибающих моментах (короткие валы из стали Ст5, Стб и 45)

при переменной нагрузке и малых изгибающих моментах или при постоянной нагрузке и средних изгибающих моментах

при переменной нагрузке и средних изгибающих моментах или при постоянной нагрузке и значительных изгибающих моментах (длинные валы)

= 12

где d - в см; Р - передаваемая мощность, кВт; п - частота вращения вала, мин .

Формулы составлены из расчета вала на кручение и обусловливают напряжения: формула (1) Ткр = 50 МПа; формула (2) ткр = 37 МПа; формула (3) тр = 28,5 МПа. При наличии шпоночного паза в опасном сечении вала полученное значение необходимо увеличить на 5-10%.

Расчет на жесткость

Вал, рассчитанный из условий динамической прочности, может не обеспечить нормальной работы зубчатых колес и подшипников, если под действием передаваемых усилий он будет чрезмерно деформироваться.

Расчет на жесткость сводится к определению прогибов у (рис. 3-6), углов наклона оси вала 6 и к сопоставлению их с допускаемыми. Допускаемый прогиб вала не должен превышать 0,0001-0,0005 расстояния между опорами или под зубчатыми колесами 0,01-0,03 модуля в см. Углы наклона оси вала в опорах не должны превышать 0,001 радиана при зубчатых колесах; то же в радианах, не более: 0,0025 - для цилиндрических роликоподшипников;

Рис. 3

Рис. 4

0,f6 0,08

0,2 0, 0,6 0,8 f,0 х/1 Рис. 5

0,0016 - для конических роликоподшипников; 0,005 - для однорядных шарикоподшипников; 0,05 - для сферических подшипников.

Угол наклона оси вала 0 и прогиб вала у в расчетном сечении для двух основных схем нагружения (см. рис. 3-6) определяют по формулам

1074

1074 -у

где 0 - в рад; и > - в см; G - в Н;

Kq и Ку коэффициенты, учитывающие

связь между точкой приложения силы и точкой, в которой определяют деформацию; коэффициенты берут по графикам (см. рис. 3-6).

Действительные деформации вала (согласно принципу наложения деформаций) определяют алгебраическим суммированием деформаций от каждой силы.

Для проверки вала на жесткость по углу

закручивания при [ф] (4,48,8)10 -рад

(- 0,25 0,5°) на 1 м длины вала пользуются формулой

где - в см, Р - в кВт, п-в мин

Определение вращающего момента

За расчетный момент принимают наибольший длительно действующий момент. Расчетный вращающий момент на валу

Т = 974000

где Гд - момент на валу двигателя. Нем; - КПД участка кинематической цепи от

двигателя до рассчитываемого вала; / =

Рис. 6

передаточное отношение от двигателя до вала; п - расчетная частота вращения вала.