§ 22.4. Проектировочный расчет валов

Сопротивление усталости валов и осей оценивается коэффици­ентом запаса прочности, а жесткость — прогибом в местах поса­док деталей и углами наклона или закручивания сечений. Прак­тикой установлено, что разрушение валов и осей быстроходных машин в большинстве случаев носит усталостный характер, по­этому основным является расчет на сопротивление усталости.

Основными расчетными силовыми факторами являются кру­тящие Μ к и изгибающие Μ моменты. Влияние растягивающих и сжимающих сил невелико и в большинстве случаев не учиты­вается.

§ 22.4. Проектировочный расчет валов

Проектировочный расчет валов производят на статическую прочность для ориентировочного определения диаметров. В нача­ле расчета известен только крутящий момент М_к. Изгибающие моменты Μ оказывается возможным определить лишь после раз­работки конструкции вала, когда согласно чертежу выявится его длина. Кроме того, только после разработки конструкции опреде­лятся места концентрации напряжений: галтели, шпоночные ка­навки и т. п. Поэтому проектировочный расчет вала производят условно только на кручение. При этом расчете влияние изгиба, концентрации напряжений и характера нагрузки на прочность вала компенсируется понижением допускаемых напряжений на кручение [τ]_κ.

При проектировочном расчете обычно определяют диаметр выходного конца вала. Промежуточный вал не имеет выходного
конца, поэтому для него расчетом определяют диаметр под коле­сом. Остальные диаметры вала назначают при разработке кон­струкции с учетом технологии изготовления и сборки.

Диаметр расчетного сечения вала определяют по формуле, известной из курса сопротивления материалов:

где Мк — крутящий момент, возникающий в расчетном сечении вала и обычно численно равный передаваемому вращающему моменту Т, т. е. М_К=Т;

[т]к — допускаемое напряжение на кручение.

Для валов из сталей Ст5, Стб, 45 принимают: при определе­нии диаметра выходного конца [т]_к = 20...30 Н/мм²; при определе­нии диаметра промежуточного вала под колесом [т]_к = = 10...20 Н/мм².

Полученный диаметр вала округляют до ближайшего стан­дартного значения из ряда нормальных линейных ρ а з м е ρ о в, мм: 25, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 45, 48, 50, 53, 56,60, 63,67,71,75,80, 85,90, 95, 100, 105, 110, 120, 125, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200.