24.3 : Wały transmisyjne: rozwiązywanie problemów

Projektowanie pełnego wału, który przenosi moc z silnika na obrabiarkę, wymaga szeregu obliczeń, aby upewnić się, że wał wytrzyma naprężenia wywierane przez momenty zginające i momenty obrotowe. Najpierw oblicz moment obrotowy wywierany na koło zębate, biorąc pod uwagę moc przenoszoną przez wał i jego prędkość obrotową. Następnie oblicz siły styczne działające na koła zębate, które są bezpośrednio powiązane z momentem obrotowym i promieniem koła zębatego.

Następnie użyj wykresów momentów zginających dla wału, aby zidentyfikować wartości momentów zginających od sił działających w płaszczyźnie poziomej i pionowej. W potencjalnie krytycznych przekrojach poprzecznych wału określić łączne naprężenia wynikające z momentów zginających i skręcających, obliczając pierwiastek kwadratowy z sumy kwadratów tych wartości. Analiza ta pomaga ocenić, czy wał może wytrzymać naprężenia bez uszkodzenia. Następnie oblicz biegunowy moment bezwładności, który jest kluczowy dla powiązania naprężenia ścinającego z momentami skręcającymi i zginającymi.

Obliczenia te sprawdzają zdolność wału do wytrzymania przyłożonych sił. Na koniec oblicz minimalną wymaganą średnicę wału w oparciu o biegunowy moment bezwładności, upewniając się, że wytrzyma on obliczone naprężenia przy minimalnym zużyciu materiału, spełniając jednocześnie standardy bezpieczeństwa i wydajności.