Проектирование планетарного редуктора Д-27 (стр. 7 из 10)

4.2 Проверочный расчет заднего вала винтовентилятора

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

Определим реакции в опорах:

Основными нагрузками, действующими на вал редуктора, являются:

1. Максимальный вращающий момент

;

2.Сила тяги винта F, растягивающая вал. Максимальное значение силы тяги при работе винта на старте определяют из выражения:

где:

мощность двигателя, кВт;

КПД винта;

скорость полета самолета.

3. Вес винтовентилятора G

, для учета сил инерции умножаем на коэффициент перегрузки силовой установки :

4. Центробежная сила неуравновешенных масс винта Fцб, которой обычно пренебрегают вследствие ее малости по сравнению с другими силами;

5. Гироскопический момент Мг, возникающий при эволюции самолета, когда изменяется направление оси вращения винта.

где:

– момент инерции винта;

– угловая скорость вращения вала винта;

– средняя угловая скорость вращения самолета в пространстве;

где: m – масса винта;

r – радиус инерции, который определяем через наибольший радиус лопасти

;

где: коэффициент ε для дуралюминовых лопастей примем

,

где: nг – коэффициент перегрузки. Примем nг = 2;

V – скорость полета при эволюции. Примем V = 70 м/с.

Составим уравнения равновесия моментов относительно точек А и В для заднего вала:

относительно точки А:

относительно точки B:

Определим суммарные изгибающие моменты на заднем валу:

Проверяем статическую прочность вала в опасном сечении.

Расчет на статическую прочность валов производят в целях предупреждения остаточной пластичной деформации в том случае, если вал работает с большими перегрузками (кратковременными).

Эквивалентные напряжения определяем по3-й теории прочности:

где:

напряжение изгиба в опасном сечении:

напряжение кручения в опасном сечении:

коэффициент запаса прочности. Примем ;

предел текучести для стали 30ХГСА для переднего вала;

предел текучести для стали 40ХН для заднего вала;

Допускаемое напряжение:

Расчет на выносливость проводят в форме проверки коэффициента запаса прочности по усталости. При совместном действии изгиба и кручения запас усталостной прочности определяют по формуле:

где:

коэффициент запаса по нормальным напряжениям (отсутствие кручения);

коэффициент запаса по касательным напряжениям (отсутствие изгиба);

где:

и пределы выносливости материала соответственно при изгибе и кручении с симметричным знакопеременным циклом. Для стали 40ХН:

коэффициенты, характеризующие чувствительность материала к асимметрии цикла напряжений: определяем из рекомендаций [4];

амплитудные напряжения;

средние значения напряжений;

суммарные коэффициенты, учитывающие влияние всех факторов на сопротивление усталости при изгибе и кручении:

где:

коэффициент асимметрии цикла изменения нормальных напряжений. Для валов вращающихся не относительно векторов нагрузок ;

для валов работающих при нереверсивной нагрузке

где:

коэффициенты абсолютных размеров поперечного сечения.

Для заднего

;

коэффициент влияния шероховатости поверхности, при шлифовании

коэффициент влияния упрочнения, вводимый для валов с поверхностным упрочнением ;

эффективные коэффициенты концентрации напряжений. Для вала на котором иметься шлицы , а