5. Расчет на статическую прочность

Выполняем расчет для сечения под подшипником. Статический запас прочности определяем по формуле

где

где

- напряжения изгиба и кручения от действий и .

Определяем

,

где - полярный момент сопротивления изгибу, определяется по формуле

.

Тогда

.

Определяем

,

где - полярный момент сопротивления кручения, определяется по формуле

.

Тогда

.

Находим статический запас прочности

6. Расчет выходного вала на усталостную прочность

Выполняем оценку усталостной прочности в сечении под коническим колесом, где концентратором напряжений является шпоночный паз.

Коэффициент запаса усталостной прочности определяем по формуле

где

- коэффициент запаса усталостной прочности по напряжениям изгиба;

- коэффициент запаса усталостной прочности по напряжениям кручения.

Коэффициент запаса определяем по формуле

,

где - предел выносливости материала вала при симметричном цикле изменения напряжений по нормальным напряжениям;

- эффективный коэффициент концентрации напряжений при изгибе. Принимаем =2,1;

- масштабный фактор; принимаем ;

- фактор качества поверхности; принимаем ;

- коэффициент, характеризующий чувствительность материала вала к асимметрии цикла; принимаем ;

, -амплитуда и среднее значение цикла изменения нормальных напряжений изгиба.. Т.к. напряжения изгиба меняются по симметричному циклу, то для него

.

определяется по формуле

,

где

- осевой момент сопротивления изгибу. Осевой момент сопротивления изгибу находим по формуле

,

где

b – ширина шпоночного паза, принимаем b=2, мм;

- глубина шпоночного паза, принимаем =1, мм.

Тогда

Определяем

Определяем коэффициент запаса

Коэффициент запаса

,

где

- предел выносливости материала вала при симметричном цикле изменения напряжений по касательным напряжениям;

- эффективный коэффициент концентрации напряжений при кручении, принимаем =2;

- коэффициент, характеризующий чувствительность материала вала к асимметрии цикла, принимаем =0,05.

Напряжения от кручения меняются по пульсирующему циклу и для него

,

где

- момент сопротивления кручению.

Определяем

.

Тогда

Определяем коэффициента запаса

Определяем коэффициент запаса усталостной прочности

Выполняем оценку усталостной прочности в сечении под подшипником, где концентратором напряжений является посадка с натягом.

Определяем

Тогда

Осевой момент сопротивления изгиба находим по формуле

Определяем

Для данного сечения принимаем

Определяем коэффициент запаса

.

Определяем коэффициент запаса

.

Определяем коэффициент запаса усталостной прочности

Выполняем оценку усталостной прочности в сечении под муфтой, где концентратором напряжений является шпоночный паз.

В данном сечении определяем только коэффициент запаса

Определяем

Тогда

.

Для данного сечения принимаем

.

Определяем коэффициент запаса

.

5. Выбор и расчет подшипников выходного вала

На выходной вал проектируемого привода устанавливаем подшипники ШРУП по схеме “в распор”. Основные параметры выбранных подшипников в табл. 8.

Таблица 8

d, мм	D, мм	В, мм	C, Н	, Н
7	19	6	3000	1910

Схема установки подшипников приведена на рис.13.

рис.13.

Определяем радиальные нагрузки на опоры.

Определяем коэффициенты минимального осевого нагружения и

,

отсюда ;

отсюда .

Для компенсации осевых составляющих от радиальных нагрузок должны выполняться условия

С учетом уравнения равновесия

где

выполняем первую попытку определения осевых сил и : принимаем и подставили в уравнение равновесия

Тогда

.

Условие выполняется.

Отсюда окончательно принимаем

;

.

Определяем коэффициенты x и y

Тогда ;

Тогда .

Эквивалентные нагрузки на опоры определяем по формулам

где

- коэффициент динамичности; принимаем

- температурный коэффициент; при принимаем .

Тогда эквивалентные нагрузки на опоры

Определяем эквивалентную нагрузку по формуле

Более нагружена опора 2, для которой продолжаем расчет.

Определяем долговечность с 90%-ной степенью надежности

.

Тогда

.

Определяем вероятность безотказной работы подшипника по формуле

,

где

k=1,1 – Для шарикоподшипников.

Тогда

.