3.6 Расчёт тихоходного вала из условия фактического нагружения
Исходные данные для тихоходного вала:
;
мм;
;
мм;
;
мм.
Эпюра изгибающих моментов по длине вала от действующих нагрузок изображена на рисунке 3.5.
Допустимая нагрузка на консоли тихоходного вала, Н:
.
В
горизонтальной площади из условия
определяем
опорную реакцию
Из
условия
Проверка:
В
случае одинакового направления
и
Из условия :
Из
условия
Проверка:
В
вертикальной площади из условия
определяем
опорную реакцию
И
з
условия
Проверка:
Суммарные опорные реакции, Н:
Рисунок 3.5 – Схема нагружения тихоходного вала
Изгибающие моменты в опасных сечениях вала.
В горизонтальной площади, Нм:
В вертикальной площади, Нм:
Суммарный изгибающий момент, Нм:
.
Коэффициент чувствительности материала вала к асимметрии цыкла нагружения:
Напряжения в опасных сечениях, МПа:
Напряжения изгиба в сечении 1:
где
- коэффициент, учитывающий ослабление
вала шпоночным пазом при изгибе ((5) стр.
21, табл.1.4);
-
осевой момент сопротивления.
Напряжения кручения в сечении 1:
где - коэффициент, учитывающий ослабление вала шпоночным пазом при кручении ((5) стр. 21, табл.1.4);
-
полярный момент сопротивления.
Напряжения изгиба в сечении 2:
Напряжения кручения в сечении 2:
Напряжения изгиба в сечении 3, расположенного на расстоянии 0,6d от точки приложения силы :
Напряжения кручения в сечении 3:
3.7 Проверочный расчёт вала
Проверочный расчёт вала на прочность.
Коэффициенты запаса прочности по сопротивлению пластической деформации при изгибе и кручении:
Сечение 1.
где
- коэффициент, учитывающий влияние
размеров вала на
и
((5) стр. 11, табл.1.6);
-
предел текучести материала вала при
изгибе;
;
.
Сечение 2.
;
.
Сечение 3.
;
.
Суммарные коэффициенты запаса прочности:
где
- нормативный коэффициент запаса
прочности по пределу текучести;
;
;
.
Из расчёта следует, что необходимая прочность при перегрузках обеспечена.
Проверочный расчёт на сопротивление усталости.
Сравнивая
величины коэффициентов
,
и
с критериями , определяющими необходимость
проверки сечений вала на сопротивление
усталости, приведенными в ((5) стр. 12,
табл.1.7), где
. Замечаем, что
;
и
.
Сравнение
и
позволяет заключить, что сечения 1-1, 2-2
и 3-3 в проверке на сопротивление усталости
не нуждается.
4.Расчёт и выбор подшипников качения
Так
как частота вращения валов n >10
,
то расчёт подшипников выполняем по
динамической нагрузке при условии:
где
L - ресурс работы;
где
- для шариковых подшипников;
-
коэффициент надёжности ((6) стр. 333,
табл.16.3);
-
обобщенный коэффициент совместного
влияния качества металла и условий
эксплуатации ((6) стр. 333, табл.16.3).
Эквивалентная динамическая нагрузка:
где X, Y - коэффициенты радиальной и осевой нагрузок
((6) стр. 335, табл.16.5);
-
коэффициент вращения, зависящий от
того, какое кольцо подшипника вращается;
-
коэффициент безопасности, учитывающий
характер нагрузки
((6) стр. 335);
-
температурный коэффициент ((6) стр. 335).
1. Расчёт подшипников на быстроходном валу.
Подшипник 308
;
;
;
Режим работы
-
сила натяжения ремней;
-
окружная сила;
-
радиальная сила;
-
осевая сила.
Определяем реакции в опорах быстроходного вала.
Горизонтальная
плоскость:
и
направлены в разные стороны :
;
.
Рисунок 3.6 – Схема нагружения быстроходного вала
;
Проверка:
2)
В случае одинакового направления
и
:
Из условия
Из условия
Проверка:
Вертикальная плоскость:
;
;
Проверка:
Суммарные опорные реакции:
Рассчитываем подшипник, установленный на быстроходном валу.
Подшипник
308 по ГОСТ 8338-75,
Находим:
по табл. 6.1[ ] x = 0.56 ; y = 1.71; e = 0.26;
<0.26
; x
= 1;
y
= 0;
>e
; x
= 0.56; y
= 1.71;
табл.
6.3[
] ;
;
табл. 6.4[
];
с
105 [ ]
2. Расчёт подшипников на тихоходном валу.
Рассчитаем
подшипник, установленный на тихоходном
валу. Подшипник 312 по ГОСТ 8338-75,
=
81,9кН;
=
48кН.
;
Режим работы
Реакции
опор
Осевая
сила :
Находим:
по табл. 6.1[ ] x = 0.56 ; y = 2,07; e = 0.22;
<
e
; x
= 1; y
= 0
<
e ; x = 1; y = 0
с 105 [ ]
Таблица 4.1 – Итоговые данные подбора и расчёта подшипников
