Проектирование валов и осей

Вал – деталь, предназначенная для передачи вращающего момента вдоль своей оси и для поддержания вращающихся деталей машин. Он также подвержен действию поперечных сил и изгибающих моментов.

Ведущий вал-рессора передает крутящий момент от ротора двигателя к редуктору. Вал полый, изготовлен из стали 40ХН, термообработан (закалка).

Диаметр вала определяется по условию расчета на кручение:

(3.1.1)

где М1 – крутящий момент на шестерне z1;

Wρ – полярный момент сопротивления сечения вала:

(3.1.2)

где DТ – наружный диаметр вала;

α0 = -- коэффициент, учитывающий сплошной вал или полый. Примем α0 = 0.85

-- допускаемое напряжение кручения. Для стали 40ХН = 220 МПа.

(3.1.3)

отсюда (3.1.4)

Внутренний диаметр вала:

(3.1.5)

Вал винта служит для передачи крутящего момента на винт. Вал – пустотелый (примем α0 = 0.85), изготовлен из стали 40ХН, термообработан (закалка).

Диаметр вала винта определяем по условию расчета на кручение:

(3.1.6)

где МВ – крутящий момент на валу винта:

МВ= (3.1.7)

(3.1.8)

Из конструктивных соображений примем DВ = 62 мм.

Из конструктивных соображений примем DВ = 70 мм.

Проверочный расчет вала винта

Составим расчетную схему. Вал представим как балку на двух опорах: шарнирно-неподвижной и шарнирно-подвижной (роликовый подшипник):

Рис. 3.2.1. Расчетная схема вала винта ТВД

Для расчетной схемы определим реакции в опорах и построим эпюры изгибающих и крутящих моментов. Расстояния a и b назначим по прототипу: a = 200 мм и b = 100 мм.

Рис. 3.2.2. Эпюры изгибающих и крутящих моментов

Определим реакции в опорах:

Fa1 = F = 5950 (Н).

Составим уравнения равновесия моментов относительно точек 1 и 2:

точка 1: Fr2 * b – G (a + b) – Mг = 0, (3.2.1)

отсюда

точка 2: Мг + G * a – Fr1 * b = 0, (3.2.2)

отсюда

Основными нагрузками, действующими на вал редуктора, являются: