Расчет вала на усталостную прочность

5.3 Расчет вала на усталостную прочность

Расчет на усталостную прочность производим для двух наиболее опасных сечений вала: I–I и II–II (см. рис. 3).

Определяем изгибающие моменты, действующие в опасных сечениях вала:

-  в сечении I–I

 Н×м

 Н×м

 Н×м

-  в сечении II–II:

 Н×м

 Н×м

 Н×м

Крутящий момент в обоих сечениях составляет М_кр = 110 Н×м.

Расчет на усталостную прочность проводится в форме определения коэффициента запаса прочности n для опасных сечений вала. Условие прочности имеет вид:

где [n] – требуемый коэффициент запаса прочности. По рекомендациям с. 76 ([1]) принимаем [n] = 3;

n_s и n_t – коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

где s_-1 и t_-1 – пределы выносливости материала вала при изгибе и при кручении с симметричным знакопеременным циклом нагружения. По рекомендациям с. 76 ([1]) для стали 12ХН3А принимаем:

 МПа

 МПа;

s_а; t_а и s_m; t_m – амплитуды и средние напряжения циклов нормальных и касательных напряжений. Обычно напряжения в поперечном сечении вала при изгибе изменяются по симметричному циклу, а при кручении – по пульсирующему (отнулевому) циклу. Тогда:

; ;

y_s и y_t – коэффициенты, характеризующие чувствительность материала к асимметрии цикла нагружения. По ГОСТ 25.504–82 рекомендуется принимать:

К_s и К_t – эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении;

e_s и e_t – коэффициенты, учитывающие влияние поперечных размеров вала;

b – коэффициент поверхностного упрочнения, для неупрочненных валов b = 1.

1)  Сечение I–I.

Моменты сопротивления изгибу и кручению сечения:

 м³

 м³

Напряжения в сечении:

 МПа;

 МПа.

Коэффициенты:

К_s = 3,5 (табл. 12.1, с. 78 [1])

К_t = 2,1 (табл. 12.1, с. 78 [1])

e_s = 0,746 (табл. 12.2, с. 79 [1])

e_t = 0,792 (табл. 12.2, с. 79 [1])

Коэффициенты запаса прочности:

 – условие прочности выполняется.

 

2)  Сечение II–II.

Моменты сопротивления изгибу и кручению сечения:

м³

 м³

Напряжения в сечении:

 МПа;

 МПа.

Коэффициенты:

К_s = 2,0 (табл. 12.1, с. 78 [1])

К_t = 1,9 (табл. 12.1, с. 78 [1])

e_s = 0,746 (табл. 12.2, с. 79 [1])

e_t = 0,792 (табл. 12.2, с. 79 [1])

Коэффициенты запаса прочности:

 – условие прочности выполняется.

Таким образом, усталостная прочность промежуточного вала обеспечивается.

 

6. Конструирование корпуса редуктора.

Поскольку редуктор работает в тяжелом режиме, то материал для изготовления корпуса редуктора принимаем СЧ 20 ГОСТ 1412–85.

Основные размеры корпуса редуктора принимаем по следующим зависимостям:

-  толщина стенки основания корпуса

 мм, принимаем  мм;

-  толщина стенки крышки корпуса

 мм, принимаем  мм;

-  толщина ребра в основании

 мм;

-  толщина подъемного уха

 мм, принимаем  мм;

-  диаметр стяжного болта

 мм, принимаем  мм;

-  диаметр штифта

 мм, принимаем ;

-  толщина фланца по разъему

 мм;

-  диаметр фундаментного болта

 мм, принимаем  мм;

-  толщина лапы для крепления к полу

 мм.

Литература

1. Детали машин и основы конструирования. Методические указания к выполнению курсового проекта для студентов IV курса.– М.: РГОТУПС, 2004. – 100 с.

2. Детали машин и основы конструирования. Расчет ременных передач. Расчет цепных передач. Методические указания к выполнению курсового проекта для студентов IV курса.–М.: РГОТУПС, 2005. – 64 с.

3. Анурьев В.И. Справочник конструктора – машиностроителя: В 3-х т.: Т. 2. – 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестковой. – М.: Машиностроение, 2001. – 912 с., илл.