Найдём:
– коэффициент безопасности;
– температурный коэффициент;
– коэффициент вращения.
Определяем радиальные силы действующие в подшипниках:
Определяем минимальные осевые нагрузки для подшипников:
Определяем осевые реакции в опорах:
Принимаем, что Fа1 = S1 = 158,5 Н, тогда из условия равновесия
, что больше, чем S
2. Следовательно, силы найдены правильно.
Определяем эквивалентную нагрузку для 1ой опоры:
. Следовательно, X = 1, Y = 0.
Отсюда
Определяем эквивалентную нагрузку для 2ой опоры:
Определяем значение коэффициента радиальной динамической нагрузки
и коэффициента осевой динамической нагрузки
.
Определяем эквивалентную радиальную динамическую нагрузку
.
Рассчитаем ресурс принятых подшипников, (расчет выполняется по 2ой более нагруженной опоре):
, или
, что удовлетворяет требованиям.
8. Проверочный расчет тихоходного вала (наиболее нагруженного)
Действующие силы:
– окружная, – осевая, – радиальная, – крутящий момент. , , , .
Изгибающие моменты в опасном сечении:
от
,от
,от
,Суммарный изгибающий момент будет вычисляться по формуле
Расчёт производим в форме проверки коэффициента запаса прочности
, значение которого можно принять . При этом должно выполняться условие, что , где – расчётный коэффициент запаса прочности, и – коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям, которые определим ниже.Определим механические характеристики материала вала (Сталь 45) по табл. 10.2 лит. [1]:
– временное сопротивление (предел прочности при растяжении); и – пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручении; – коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений.Определим отношение следующих величин (табл. 10.3 и 10.6 лит. [1]):
, , где и – эффективные коэффициенты концентрации напряжений, – коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения. Также по табл. 10.4 лит. [1] найдём значение коэффициента влияния шероховатости и по табл. 10.5 лит. [1] коэффициент влияния поверхностного упрочнения .Вычислим значения коэффициентов концентрации напряжений
и для данного сечения вала: , .Определим пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении:
, .Рассчитаем осевой и полярный моменты сопротивления сечения вала:
, где – расчётный диаметр вала.Вычислим изгибное и касательное напряжение в опасном сечении по формулам:
, .Определим коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:
.Для нахождения коэффициента запаса прочности по касательным напряжениям
определим следующие величины. Коэффициент влияния асимметрии цикла напряжений для данного сечения . Среднее напряжение цикла . Вычислим коэффициент запаса .Найдём расчётное значение коэффициента запаса прочности и сравним его с допускаемым:
– условие выполняется.9. Выбор и расчёт шпоночных соединений
В данном редукторе шпоночные соединения выполнены с использованием призматических шпонок. Соединение с такими шпонками напряженное, оно требует изготовления вала с большой точностью. Момент передается с вала ступиц узкими боковыми гранями шпонки. При этом возникают напряжения сечения σсм, а в
продольном сечении шпонки напряжение среза τ.У стандартных шпонок размеры b и h подобранны так, что нагрузку соединения ограничивают не напряжение среза, а напряжение смятия. Поэтому расчет шпонок проведем на напряжение смятия.
1). Соединение быстроходного вала с муфтой.
Имеем:
– крутящий момент на валу, – диаметр вала, – длина шпонки, – ширина шпонки, – высота шпонки, – глубина паза вала, – рабочая длина шпонки, – допускаемое напряжение на смятие материала шпонки.Условие прочности:
,