IX. Проверка долговечности подшипника

Ведущий вал

Суммарные реакции

Выбираем подшипники по более нагруженной опоре 1.

Намечаем радиальные шариковые подшипники лёгкой серии 208 ( [1], стр. 392, табл. ПЗ): d = 40 мм; D = 80 мм; В = 18 мм; грузоподъемность динамическая С = 32 кН, статическая С₀ =17,8 кН.

Эквивалентная нагрузка определяется по формуле ( [1], стр. 212, 9.3)

P_э = (XVP_{r 1}+ YP_а)K_бK_T (9.1)

,где P_r1=1518,8 Н, - радиальная нагрузка;P_а= F_a = 624,8 Н - осевая нагрузка; V = 1 (вращается внутреннее кольцо); коэффициент безопасности для приводов барабанов K_б = 1; температурный коэффициент K_T = 1 ([1], стр. 214, табл. 9.19-9.20)..

Отношение ; этой величине по табл. 9.18 [1],стр. 212 , соответствует e ≈ 0,39.

Отношение ; принимаем по табл. 9.18 [1],стр. 212 X=0,56 и Y=1,99;

Тогда получаем

Расчетная долговечность, млн. об ([1] , стр. 211,9.1)

(9.2)

Расчётная долговечность, ч. ([1] , стр. 211,9.2)

(9.4)

Ведомый вал

Суммарные реакции

Проверяем подшипники по более нагруженной опоре 4

Намечаем радиальные однорядные шариковые подшипники 412 тяжелой серии ( [1], стр. 392, табл. ПЗ):

d = 60 мм D=150 мм B=35мм C=108 кН и C₀=70 кН

Отношение ; этой величине (по [1] табл. 9.18)

соответствует

Отношение следовательно,

Поэтому

коэффициент безопасности K_б = 1,2, учитывая, что открытая передача усиливает неравномерность нагрузки.

Расчетная долговечность, млн. об

Расчётная долговечность, ч.

X. Проверка прочности шпоночных соединений

Материал шпонок – сталь 45 нормализованная.

Напряжения смятия и условия прочности по формуле ( [1], 8.22)

(10.1)

Допускаемы напряжения смятия при стальной ступице :

чугунной

Ведущий вал:

d = 32 мм, b x h = 10 x 8 мм, t₁ = 5 мм. Длина шпонки l=70 мм ( при длине ступицы полумуфты МУВП 80 мм ), момент на ведущем валу T₁=91,36 ∙ 10³ Н∙мм

Ведомый вал:

Из двух шпонок – под зубчатым колесом и шестерней открытой передачи более нагружена шестерня, т.к. вал под ней имеет меньший диаметр.

Проверяем шпонку под шестерней: d= 55 мм, b x h = 16 x 10 мм, t₁ = 6 мм, длина шпонки l = 45 мм ( при ширине венца шестерни открытой передачи 53 мм), момент на ведомом валу T₂=416,67 ∙ 10³ Н∙мм

XI. Уточненный расчет ведомого вала

Примем, что нормальные напряжения от изгиба изменяются по симметричному циклу, а касательные от кручения - по отнулевому (пульсирующему).

Уточненный расчет состоит в определении коэффициентов запаса прочности s для опасных сечений и сравнении их с требуемыми (допускаемыми) значениями [s ]. Прочность соблюдена при s [s]. [s]=2,5

Будем производить расчет для предположительно опасных сечений каждого из валов.

Ведущий вал:

Вследствии того, что диаметр вала был увеличен при конструировании для соединения его стандартной муфтой с валом электродвигателя, коэффициенты запаса прочности достаточно большие, и подвергать расчету вал нет необходимости.

Ведомый вал.

Рисунок 11.1 - Эскиз ведомого вала

Материал вала - сталь 45, термообработка - улучшение; .([1], табл3.3). Пределы выносливости и

Сечение А-А.

Диаметр вала в этом сечении 65 мм .Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки ([1], стр. 165, табл. 8.5) k_σ=1,59 и k_τ=1,49

масштабные факторы ε_σ=0,775, ε_τ=0,67

([1], стр.166 табл. 8.8); коэффициенты и . Крутящий момент Т₂ = 416,67 ·10³ Н·мм.

Изгибающий момент в горизонтальной плоскости

(11.1)

В вертикальной плоскости:

(11.2)

Суммарный изгибающий момент в сечении А – А

Момент сопротивления кручению ( 65 мм; b=18 мм; мм)

Момент сопротивления изгибу (см.[1]стр. 165, табл. 8.5)

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

Амплитуда нормальных напряжений изгиба

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям ([1], стр. 162, 8.18):

где среднее напряжение σ_m = 0

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям ([1], стр. 164, 8.19)

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения А-А

Сечение К-К.

Концентрация напряжений обусловлена посадкой подшипника с гарантированным натягом; и ([1], табл. 8.7) ; принимаем ψ_σ=0,15 и ψ_τ=0,1.

Изгибающий момент в горизонтальной плоскости

Изгибающий момент в вертикальной плоскости

Суммарный изгибающий момент в сечении К-К

Осевой момент сопротивления

Амплитуда нормальных напряжений

Полярный момент сопротивления

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения К-К

Сечение Л-Л.

Концентрация напряжений обусловлена переходом от Ø60 мм к Ø55 мм: при и коэффициенты концентрации напряжении k_σ=1,65 и k_τ=1,19 (см.[1], стр.163, табл. 8.2). Масштабные факторы (см.[1] табл. 8.8) ε_σ=0,8, ε_σ=0,69. Внутренние силовые факторы те же, что и для сечения К-К

Осевой момент сопротивления сечения

Амплитуда нормальных напряжений

Полярный момент сопротивления

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

Коэффициенты запаса прочности

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения Л-Л

Сечение Б-Б.

Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки (см.[1] табл. 8.5): k_σ=1,74 и k_τ=1,58 масштабные факторы (см.[1] табл. 8.8);

ε_σ=0,8 и ε_σ=0,69

Изгибающий момент (положим х₁=70мм)

Горизонтальная плоскость

Вертикальная плоскость

Суммарный изгбающий момент в сечении Б-Б

Момент сопротивления сечения нетто при b=16 мм; 6 мм;

Амплитуда нормальных напряжений изгиба

Момент сопротивления кручению сечения нетто :

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

Коэффициенты запаса прочности

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения Б-Б

Сечение	A-A	K-K	Л-Л	Б-Б
Коэффициент запаса n	9,7	2,8	3,3	3,6

Сведем результаты про верки в таблицу:

[s]=2,5

Во всех сечениях s [s].