Механический привод конвейера (стр. 4 из 5)
5. ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ВАЛОВ
5.1. Расчет валов на статическую прочность
5.1.1. Ведущий вал
При расчете валов на статическую прочность необходимо составить расчетную схему вала, определить неизвестные опорные реакции, построить эпюры изгибающих и крутящих моментов, найти опасные сечения и определить фактические напряжения, возникающие в опасных сечениях. Внешними нагрузками, действующими на валы, являются:
1. крутящие моменты
и 
, (Н 
м)2. сила давления на вал от ременной передачи
, (Н)3. сила от зубчатой передачи Ft,Fr,Fa, (H)
4. сила давления муфты FM, (Н).
На рис.5.1. и 5.2. показаны схема ведущего вала и эпюры моментов в соответствии со схемой задания.
Рис.5.1. Схема нагружения ведущего вала редуктора
На расчетной схемах в горизонтальной плоскости XZдействуют сила Ftи опорные реакции ХА ,ХВ , в вертикальной плоскости YZ -
, Fr,Faи опорные реакции YA,YB. Для определения опорных реакций при решении имеем 6 уравнений статики. Сумма моментов относительно опор в горизонтальной и вертикальной плоскости равна нулю и сумма сил на оси X и Y равна нулю. Причем 
Определим опорные реакции в горизонтальной плоскости XZ:
В плоскости YZ:
Проверка:
Если при решении полученных уравнений результат получился с отрицательным знаком, то на расчетной схеме направление соответствующей реакции необходимо поменять на противоположное.
С учетом этого построим эпюры изгибающих и крутящих моментов:
Рис.5.2. Схема нагружения и эпюры ведущего вала редуктора.
Опасными сечениями вала могут быть сечение (1) или (2).рассмотрим каждое сечение в отдельности.
Сечение (1):
изгибающий момент:
;эквивалентный момент:
;предел текучести материала вала:
МПа;эквивалентное напряжение в опасном сечении:
.Сечение (2):
изгибающий момент:
;эквивалентный момент:
;эквивалентное напряжение в опасном сечении:
сравнив
, получим, что опасное сечение находится в точке (2) так как 
.5.1.2 Ведомый вал
На рисунках 5.3 и 5.4 показаны схема ведомого вала и эпюры моментов в соответствии со схемой задания.
Рис. 5.3. Схема нагружения ведомого вала редуктора
- сила давления муфты.Определим опорные реакции в горизонтальной плоскости XZ:
В плоскости YZ:
Проверка:
С учетом этого построим эпюры изгибающих и крутящих моментов:
Рис .5.4. Схема нагружения и эпюры ведомого вала.
Опасными сечениями вала могут быть сечения (1) или (2), рассмотрим каждое сечение в отдельности.
Сечение (1):
изгибающий момент:
.эквивалентный момент:
.предел текучести материала вала:
.эквивалентное напряжение в опасном сечении:
.Сечение (2):
изгибающий момент
.эквивалентный момент:
.эквивалентное напряжение в опасном сечении:
.Сравнив
, получим, что опасное сечение находится в точке (2), так как 
.5.2. Расчет валов на усталостную прочность
5.2.1. ведущий вал
Коэффициент запаса прочности вала в опасном сечении определяют:
где,
- коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям; 
- коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям;Определим коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
: 
где,
- предел выносливости материала для легированных сталей; 
- амплитуда напряжений в рассматриваемом опасном сечении; 
- среднее напряжение в опасном сечении; 
- коэффициент ассиметрии цикла; 
- коэффициент концентрации нормальных напряжений; 
- масштабный коэффициент; 
- коэффициент, учитывающий чистоту обработки поверхности вала.Тогда
.Определим коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
: 
где,
- предел выносливости материала вала; 
; 
- коэффициент централизации касательных напряжений; 
- масштабный коэффициент; 
- коэффициент ассиметрии цикла; 
.Таким образом,
