Проверочный расчет на статическую прочность

При составлении расчётной схемы валы рассматривают как прямые брусья, лежащие на шарнирных опорах. При выборе типа опоры полагают, что деформации валов малы и, если подшипник допускает хотя бы небольшой наклон или перемещение цапфы, его считают шарнирно-неподвижной или шарнирно-подвижной опорой. Подшипники скольжения или качения, воспринимающие одновременно радиальные и осевые усилия, рассматривают как шарнирно-неподвижные опоры, а подшипники, воспринимающие только радиальные усилия – как шарнирно-подвижные.

На данном этапе учитывает не только крутящий, но и изгибающие моменты. Выполняется на этапе эскизной компоновки, когда предварительно выбраны подшипники, известна длина всех участков вала, известно положение всех деталей на валу, рассчитаны силы, действующие на вал (рис. 6.5 а, б).

Чертятся расчётные схемы вала в двух плоскостях (рис. 6.5 в, д). По известным силам, действующих на насаженные на вал детали и расстояниям до опор строятся эпюры изгибающих моментов в горизонтальной и фронтальной плоскостях (рис. 6.5 г, е). Затем вычисляется суммарный изгибающий момент для каждого участка вала (рис. 6.5 ж):

.

Далее строятся эпюры нормальных и касательных напряжений:

; ;

где – осевая сила, Н;

– осевой момент сопротивления сечения, мм³;

– площадь поперечного сечения, мм²;

– полярный момент сопротивления сечения, мм³.

По полученным результатам определяется максимальное эквивалентное напряжение, которое сравнивается с допускаемым:

.

Допускаемые напряжения можно принять:

,

где – предел текучести материала вала (табл. 6.1);

– коэффициент запаса прочности по пределу текучести; рекомендуется = 2-3.

 

Таблица 6.1

Механические характеристики основных материалов валов

Марка стали	Диаметр заготовки, мм	Твердость HB (не менее)	Механические характеристики, МПа	Коэффи-циент
Ст5	Любой							0, 06
								0, 09
							0, 10
40Х								0, 09
							0, 10
40ХН								0, 10
20Х								0, 07
12ХН3А								0, 10
18ХГТ								0, 12