Расчет вала на усталостную прочность

4.3 Расчет вала на усталостную прочность

Сечение I-I под шестерней и сечение II-II рядом с подшипником. Для I-I сечения изгибающий момент:

По таб. 15.1[2], для шпоночного паза - эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении.

По графику рис. 15.5[2] определяем масштабный фактор Кd=0,62

По графику рис. 15.5[2] для шлифованного вала эффективный коэффициент концентрации напряжения .

По формулам 15.4[2] с учетом 15.5 принимаем по формуле 15.6 , -коэффициенты, корректирующие влияние постоянной составляющей цикла напряжений на сопротивление усталости.

где  амплитуды постоянных составляющих циклов напряжений.

Запас сопротивлений усталости только по изгибу.

 

Запас сопротивлений усталости только по кручению.

Определим запас сопротивления усталости.

Определяем запас сопротивления усталости II-II сечения, для этого определим изгибающий момент.

Напряжение изгиба.

Напряжение кручения.

Принимаем радиус галтели r=2 мм

Определим запас сопротивления усталости, но сначала найдем

r/d=0,002/0.07=0.3

 - коэффициенты концентрации напряжения при изгибе и кручении.

  

 

Больше напряжено I-I сечение.

4.4 Расчет вала на статическую прочность

Проверяем статическую прочность при нагрузках – формула 15.8[2]. При

перегрузках напряжения удваиваются и для I-I сечения  

 

Определим допускаемое напряжение.

Тогда эквивалентные напряжения.

Условие прочности выполняется.

4.5 Проверка жесткости вала

 

Прогиб в верхней плоскости от силы Fr

 

От момента Ма прогиб равен нулю. Прогиб в горизонтальной плоскости от силы Fr и Fм

 

Суммарный прогиб равен

Допускаемый прогиб равен

Условие прочности и жесткости выполняется.

5 Выбор подшипников качения

 

Частота вращения вала в месте установки подшипников

 допускается двукратные перегрузки, температура подшипника t<100 C.

Реакции опор:

 

Учитывая сравнительно небольшую силу Fa, предварительно назначаем шариковые радиальные подшипники узкой средней серии, условное обозначение 314

5.1 Проверочный расчет подшипников качения левой опоры

-эквивалентная нагрузка

где: Fa/C0=0,021 => l=0,21

Исходя из условия Fa/VFr=0,067<l=0,21

Выбираем Х=1 ; Y=1 – коэффициент радиальной и осевой нагрузок.

- коэффициент безопасности, - температурный коэффициент.

Найдем динамическую грузоподъемность, если а1=1 – коэффициент учитывающий вероятность безотказной работы а2=1 ир=3

 

Паспортное значение С превышает потребное. Целесообразно замена подшипника на легкую серию, условное обозначение 214 у которого С=618000 Н. Проверяем расчет Fa/C0=0,035 ; l=0,23. Т.к. Fa/VFr по прежнему меньше l, дальнейший расчет сохраняется.

5.2 Проверка подшипников качения по статической грузоподъемности

 По формуле 16.33[2] Х0=0,6 ; Y0=0,5 – коэффициенты радиальной и осевой статических нагрузок. Учтем также двукратную нагрузку

Р0=2(Х0Fr+Y0Fa)=2(0,6 19933,894+0,5 1325)=25245,67 Н<C0=37500 H

Условие соблюдается.

6 Расчет открытой зубчатой передачи

6.1 Подбор материала колес

Ст.5 , твердость 170НВ ,  , термообработка – нормализация.

Контактные

Изгибные

Допускаемые изгибные напряжения

где: YA- коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки

YN- коэффициент долговечности