Прочностной и геометрический расчет цилиндрической зубчатой передачи, определение усилий действу (стр. 4 из 6)

Расчетное напряжение кручения в опасном сечении вала

Расчетное напряжение растяжения/сжатия от осевой силы

Определение эквивалентного напряжения по III теории прочности

,

где

- допускаемое напряжение изгиба;

Материал вала – сталь 40Х:

- предел текучести; - предел прочности (при НВ ≥ 240 – 270);

- пределы выносливости при изгибе и кручении;

- допускаемый запас статической прочности;

7.8. Проверка опасного сечения входного вала на усталостную прочность с учетом концентрации напряжений

Коэффициенты запаса прочности по напряжениям изгиба и кручения

где

, - среднее напряжение изгиба и амплитуда симметричного цикла;

- среднее напряжение кручения и амплитуда цикла;

- пределы выносливости для материала вала при симметричных циклах изгиба и кручения;

- коэффициенты чувствительности материала вала, учитывающие влияние постоянной составляющей цикла на усталостную прочность, приняты - для легированной стали, табл. [табл.5.11-5.16, стр184,Киркач];

коэффициент упрочняющей технологии, принят (шлифование) [табл.5.11-5.16, стр184,Киркач];

- масштабные факторы для нормальных и касательных напряжений, учитывающие влияние абсолютных размеров вала на предел выносливости, приняты [табл.5.11-5.16, стр184,Киркач];

- эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении, обусловленные различными факторами концентрации напряжений (галтель),

приняты

[табл.5.11-5.16, стр184,Киркач];

Общий расчетный запас выносливости

7.10. Определение расчетной долговечности и ресурса работы подшипников качения для входного вала

Для расчета принят подшипник средней серии типа 310 (шарикоподшипник родиальный однорядный ГОСТ8338-75).

Определение эквивалентной динамической нагрузки на подшипник

,

где V – кинематический коэффициент вращения кольца, принятV = 1 (вращается внутреннее кольцо);

R – радиальная нагрузка на подшипник, H;

К_Б = 1,3

1,5 – коэффициент безопасности, принят К_Б =1,4 (степень точности 8);

К_Т– температурный коэф-т., вводимый в расчет, когда t >100 C^° , при t ≤100 C^° К_Т=1;

Определение опорных реакций в подшипниках

R=8133(5199)Н

(7278.6)

Определение расчетной долговечности принятого подшипника типа 310.

,

где m - показатель степени кривой выносливости, определяемый формой тела качения;

m = 3 - для шарикоподшипника;

С_КАТ = 61800 Н - динамическая грузоподъёмность, определяемая по справочнику.

Определение расчетного ресурса работы выбранного подшипника типа 310

Окончательно принят шарикоподшипник радиальный типа 310 средней серии (ГОСТ8328-75).

7. Проектирование и расчет выходного вала

7.1. Определение ориентировочного диаметра выходного вала

,

где

20 - 35 Н/мм² - условное допускаемое напряжение кручения для выбранного материала вала; для стали 40Х принято 25 Н/мм².

Принято

= 50,0 мм - диаметр цапфы выходного вала,

= (1,05 1,07)d_2П = 1,05∙50÷1,07∙50 =52.25÷53,5 мм - диаметр посадочного участка вала под колесом,

Принято: шлицевое соединение колеса с валом 10х72х78х12 (прямобочные шлицы легкой серии)

7.2. Предварительный выбор подшипников качения для выходного вала

По диаметру цапфы выходного вала

= 50,0 мм принят роликоподшипник радиальный типа 2213 легкой узкой серии (ГОСТ8328-75).

Тип 310: d = 50 мм; D=110 мм; В = 27 мм; r = 3 мм; С = 64800 Н, табл. 3, стр. 122

7.3. Эскизная компоновка входного вала

Общая длина вала

Расстояние между опорами C и D

.105

Расстояние от опоры Cдо середины цилиндрического зубчатого колеса

.52.5

Расстояние от опоры D до середины хвостовика Е

.70

7.4. Определение опорных реакций на входном валу для каждой силовой плоскости

Окружное усилие:

Радиальное усилие:

Осевое усилие:

Усилие, возникающее на хвостовике вала от соединительной муфты:

.

Координатная система X – Y – Z распадается на две силовые плоскости:

XOZ – плоскость, в которой действуют усилия F_Rи F_Хи реакции опор R_CZи R_DZ(неизвестные

XOY – плоскость, в которой действует усилия F_tи F_М и реакции опор R_CYи R_DY

(неизвестные).

Расчётная схема выходного вала для определения опорных реакций в двух силовых плоскостях XOZ и XOY

XOZ

- условие равновесия;

;

;

Проверка:

.

2. XOY

- условие равновесия;