Перевірковий розрахунок веденого вала редуктора
11.1. Скласти розрахункову схему ( див. рис. 16).
Цю схему можна поєднати з схемою до розрахунку підшипників (див.п.7).
11.2. Визначити опорні реакції ( або ж взяти із п.7).
11.3. Побудувати епюри згинаючих та крутного моментів ( див. рис. 16 в, г, д, е).
11.4. Знайти небезпечні перерізи, в яких сумарна дія згинаючих та крутного моментів в поєднанні з особливостями конструкції вала може бути максимальною ( на рис. 16 – це перерізи І-І, ІІ-ІІ).
11.5. Кожний з небезпечних перерізів перевірити за умовою:
S = 
,
де S та [S] – відповідно розрахунковий та допустимий коефіцієнти запасу міцності.
[S] = 1,5…1,8
Ss та S – відповідно коефіцієнти запасу по нормальних та дотичних напруженнях.
;
,
За табл. 43 прийняти матеріал для виготовлення вала і визначити:
s-1 і 
– межі витривалості для матеріалу вала при симетричному циклі згину й кручення, МПа;
і 
– коефіцієнти чутливості матеріалу вала до асиметрії циклу напружень.
Таблиця 43
Механічні характеристики основних матеріалів валів.
| Марка сталі | Діаметр заготовки, мм (не більше ) | Твердість НВ ( не менше ) | sв | sт | s1 | t1 | Коефіцієнти | |
| МПа | ys | yt | ||||||
| 40Х 40Х 40ХН 35ХМ 50ХН | не обмежений не обмежений | 0,05 0,1 0,05 0,1 0,1 0,1 0,2 | 0,05 0,05 0,05 0,05 0,1 |
– характеристики циклу навантаження вала:
– амплітуда циклу (відповідно по нормальних та дотичних напруженнях), МПа;
– середні напруження циклу, МПа
;
де Тзг – результуючий згинаючий момент, Н×мм;
Тзг = Ткк+ 
Ткр – крутний момент, Н×мм;
Woc та Wp – відповідно осьовий та полярний моменти опору перерізу, мм3
(див. табл. 49).
Таблиця 44
Значення коефіцієнтів концентрації напружень для валів.
Значення Кs і Кt для валів в місці переходу з галтеллю
| h/r | r/d | Ks при sв, мПа | Кt при sв, мПа | ||||||
| 0,01 0,02 0,03 | 1,55 1,8 1,8 | 1,6 1,9 1,95 | 1,65 2,0 2,05 | 1,7 2,15 2,25 | 1,4 1,55 1,55 | 1,4 1,6 1,6 | 1,45 1,65 1,65 | 1,45 1,7 1,7 | |
| 0,01 0,02 0,03 | 1,9 1,95 1,95 | 2,0 2,1 2,1 | 2,1 2,2 2,25 | 2,2 2,4 2,45 | 1,55 1,6 1,65 | 1,6 1,7 1,7 | 1,65 1,75 1,75 | 1,75 1,85 1,9 |
Значення Кs і Кt для валів Значення Кs і Кt для шліцевих
з шпонковими пазами. та різьбових ділянок.
| sв, мПа | Ks при виконанні паза фрезою | Кt | sв, мПа | Ks для | Кt для шліців | |||
| Паль-цевою | Диско-вою | Шліців | Різі | Прямо- бічних | Евольвентних | |||
| 1,60 1,90 2,15 2,50 | 1,40 1,55 1,70 1,90 | 1,40 1,70 2,05 2,40 | 1,45 1,60 1,70 1,75 | 1,80 2,20 2,45 2,90 | 2,25 2,45 2,65 2,80 | 1,45 1,50 1,55 1,60 |
Таблиця 45
Орієнтовні значення Кd в залежності від діаметра вала d, мм
| d | ||||||
| Кd | 0,88 | 0,82 | 0,79 | 0,76 | 0,70 | 0,65 |
Таблиця 46
Значення КF
| Шорсткість поверхні. | Значення КF при sв, мПа | |||
| Rz10 < Rz10 | 1,0 1,05 | 1,0 1,10 | 1,0 1,15 | 1,0 1,25 |
Таблиця 47
Значення Кv
| Вид зміцнення | sв серцевини, мПа | Кv | ||
| Для глад-ких валів | При Кs | |||
| <1,5 | >2,0 | |||
| Загартування з нагріванням СВЧ (товщина шару 0,9...1,5 мм) Накатка роликом | 600…800 800…1000 600…1600 | 1,5…1,7 1,3…1,5 1,1…1,3 | 1,6…1,7 1,5…1,6 1,5…1,6 | 2,4…2,8 1,7…2,0 1,7…2,0 |
Таблиця 48
Значення для Кs / Кd та Кt / Кd для валів в місцях встановлення деталей
| Діаметр вала d, мм | Кs / Кd при sв, мПа | Кt / Кd при sв, мПа | ||||||
| 100 та більше | 2,5 3,05 3,3 | 3,0 3,65 3,95 | 3,5 4,3 4,6 | 4,25 5,2 5,6 | 1,9 2,25 2,4 | 2,2 2,6 2,8 | 2,5 3,1 3,2 | 3,0 3,6 3,8 |
Таблиця 49
Формули для визначення осьового Wос та полярного Wр моментів опору.
| Переріз | Wос, мм3 | Wр, мм3 |
Круглий суцільний
|
0,1 d3
0,1 d3 ( 1 – с4 )
0,1 d3 - 
0,1 
d3f /32
d31 /31
|
0,2 d3
0,2 d3 ( 1 – с4 )
0,2 d3-
0,2 d3f
d3f /16
d31 /16
|
Примітка: с = d0 / d; dа – зовнішній діаметр вала.
K 
і 
– коефіцієнти зниження меж витривалості відповідно по нормальних та дотичних напруженнях
;
,
де 
– ефективні коефіцієнти концентрації напружень для даного перерізу вала в залежності від його форми ( див. табл. 44):
Kd – коефіцієнт впливу абсолютних розмірів поперечного перерізу вала ( див. табл. 45);
KF – коефіцієнт впливу шорсткості поверхні ( див. табл. 46); При посадках з натягом KF =1,0;
K v– коефіцієнт впливу поверхневого зміцнення ( див. табл. 47). Kv =1,0, коли поверхневе зміцнення не проводиться.
Якщо S <[S] , то слід змінити матеріал вала, змінити його конструкцію (збільшити діаметр, як правило) або технологічно його зміцнити (загартування СВЧ, азотування, ціанування, цементація, накатка роликом…) і повторити розрахунок.
12. Вибір способу змазування зачеплення та підшипників,