Расчёт металлоконструкции

Рис. 2.10 Расчётная схема нагружения вала

2.5.2.1 Определяем силу, действующую от полумуфты

Fм = 100 * [6;110] (2.67)

где Мк – крутящий момент на валу

Fм = 100 * = 591.8 Н

2.5.2.2 Определяем реакции в вертикальной плоскости

Ray = Rcy = 2500 Н

2.5.2.3 Определяем реакции в горизонтальной плоскости

Rcx = 931 Н

Rax = 3430.2 Н

2.5.2.4 Определяем суммарный момент в точке В

М = [6;151] (2.68)

My – момент в вертикальной плоскости

Мx – момент в горизонтальной плоскости

М = = 386.4 Н * м

Для вала, изготовленного из стали 40 х.

σв = 900 МПа

σт = 750 МПа

С1 = 410 МПа

2.5.2.5 Находим нормальное напряжение

σн = М * 103/Wx [6;160] (2.69)

М – изгибающий момент в опасном сечении

Wx – осевой момент сопротивления

Wx = 0.1 * d3 [6;110] (2.70)

d – диаметр опасного сечения

Wx = 0.1 * 563 = 17561.6 мм3

σн = 386.4 * 103/17561.6 = 22 Н/м2 (МПа)

2.5.2.6 Определяем касательное напряжение

τн = Ми * 103/Wg [6;160] (2.71)

где Wg – полярный момент сопротивления

Wg = 0.2 * d3 [6;110] (2.72)

Wg = 0.2 * 563 = 35123.2 мм3

τн = 35 * 103/35123.2 = 11.5 МПа

2.5.2.7 Определяем амплитуду нормальных напряжений

σа = σм [6;160] (2.73)

σа = 22 МПа

2.5.2.8 Определяем амплитуду цикла касательных напряжений

τа = τн/2 [6;160] (2.74)

τа = 11.3/2 = 5.6 МПа

2.5.2.9 Определяем коэффициент концентрации нормальных напряжений

(Кσ)d = Кσ/Кd + КF – 1 [6;161] (2.75)

Кσ = 2.25; Кd = 0.86; КF = 1

(Кσ)d = (2.25/0.86) + 1 – 1 = 2.6

2.5.2.10 Определяем коэффициент касательных напряжений по формуле (2.75)

Кτ = 1.75; Кd = 0.77; КF = 1

(Кτ)d = (1.75/0.77) + 1 – 1 = 2.3

2.5.2.11 Определяем предел выносливости в расчётном сечении при изгибе

(σ-1)d = σ-1/(Кσ)d [6;161] (2.76)

(σ-1)d = 410/2.6 = 157.7 МПа

2.5.2.12 Определяем предел выносливости в расчётном сечении при кручении по формуле (2.76)

τ-1 = 0.58 * σ-1 [6;162] (2.77)

τ-1 = 0.58 * 410 = 237.8 МПа

(τ-1)d = 237.8/2.3 = 103.4 МПа

2.5.2.13 Определяем коэффициент запаса прочности

S = Sσ * Sτ/ Sσ2 + Sτ2 ≤ [S] = 1.6 ÷ 4 [6;163] (2.78)

где Sσ – коэффициент запаса прочности при изгибе

Sσ = (σ-1)d/σa [6;163] (2.79)

Sσ = 157.7/22 = 7.1

Sτ – коэффициент запаса прочности при кручении

Sτ = (τ-1)d/τа [6;164] (2.80)

Sτ = 103.4/5.6 = 18.5

S = 7.1 * 18.5/ 7.12 + 18.52 = 3.1

S = 3.1 ≤ [S] = 4

Коэффициент запаса прочности находится в допустимых пределах. Условие выполняется, вал выдержит данную нагрузку.

Другие статьи по теме

Энергосбережение материального склада при помощи ветроэнергетической установки с вертикальным валом
Существование человека немыслимо без потребления энергии. Уровень развития промышленности, транспорта, сельского хозяйства и быта человека в значительной степени определяются запасами и использованием энергоресурсов. Вся и ...

Электроснабжение комплекса томатного сока
Создание энергосистем и объединение их между собой на огромных территориях стало основным направлением развития электроэнергетики мира в 20 веке. Это обусловлено отличительной особенностью отрасли, в которой производство и потре ...