4 Проверочный расчет выходного вала

Принимается расчетная схема вала как шарнирно-неподвижная и шарнирно-подвижная балка на двух опорах. Прикладываются все действующие силы. Рассматривается действие сил в вертикальной и горизонтальной плоскостях. В каждой плоскости определяются опорные реакции, строятся эпюры изгибающих моментов. Затем строится суммарная эпюра изгибающих моментов и эпюра крутящих моментов. По построенным эпюрам устанавливаются опасные сечения вала.

Рисунок 3. К проверочному расчету выходного вала

Горизонтальная плоскость:

:

:

Проверка

1432,556 – 1411 – 1233,316+ 1211,76 = 0.

Строим эпюру изгибающих моментов :

-в сечении С:

-в сечении В:

Вертикальная плоскость:

:

Проверка

- 127,92 – 538 +665,92 = 0.

Строим эпюру изгибающих моментов :

-в сечении С слева:

-в сечении С справа:

Строим суммарную эпюру изгибающих моментов :

-в сечении С:

-в сечении В:

Строим эпюру крутящих моментов

Т = 122510 H*мм.

Из построенных эпюр видно, что опасными являются сечения С и В.

Запас усталостной прочности в опасных сечениях

s =  [s] = 1,5,

где s_ = - запас сопротивления усталости только по изгибу;

s_ = - запас сопротивления усталости только по кручению.

В этих формулах:

_-1 и _-1 – пределы выносливости материала вала, МПа;

_а и _а – амплитуды переменных составляющих циклов напряжений, МПа;

_m и _m – постоянные составляющие циклов напряжений, МПа;

_ и _ - коэффициенты, корректирующие влияние постоянной составляющей цикла напряжений на сопротивление усталости;

К_ и К_ - эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении;

К_d – масштабный фактор;

К_F – фактор шероховатости.

Назначаем материал вала:

Сталь 40, _В = 700 МПа.

_-1 = (0,4… 0,5) _В = 280…350 МПа. Принимаем _-1 = 300 МПа.

_-1 = (0,2… 0,3) _В = 140…210 МПа. Принимаем _-1 = 180 МПа.

Принимаем _ = 0,1 и _ = 0,05 (с. 264, /1/), К_d = 0,65 (рис. 15.5, /1/) и

К_F = 0,92 (рис. 15.6, /1/).

Сечение С:

d = 45 мм,

М = 78988 Н*мм,

Т = 122510 Н*мм.

Подбираем шпонку , мм.

;

;

_а = _m = 0,5 _max = 3,625 МПа;

Принимаем К_ = 1,7 и К_ = 1,4 (табл. 15.1, /1/).

s_ = ;

s =  [s] = 1,5. Запас усталостной прочности в сечении С обеспечен.

Сечение В:

d = 40 мм,

М = 72705,6 Н*мм,

Т = 122510 Н*мм.

;

;

_а = _m = 0,5 _max = 4,8 МПа;

Принимаем К_ = 2,4 и К_ = 1,8 (табл. 15.1, /1/).

Запас усталостной прочности в сечении В обеспечен.

5 Расчет подшипников

5.1 Расчет подшипников выходного вала

На опорах вала устанавливаем радиально-упорные шариковые подшипники

№36208: d = 40 мм, D = 80 мм, В = 18 мм, С = 38900 Н, =23200 Н.

Должно соблюдаться условие С  С_пасп, где С_пасп – паспортная динамическая грузоподъемность подшипника.

Реакции на опорах А и В:

Требуемую динамическую грузоподъемность подшипника определяем С = Р ,

где Р – эквивалентная нагрузка на опоре;

р = 3 для шарикоподшипников;

L – долговечность подшипника в миллионах оборотов;

а₁ = 1 – коэффициент надежности (с. 333, /1/);

а₂ = 0,7 – обобщенный коэффициент совместного влияния качества металла и условий эксплуатации (табл.16.3, /1/).

Должно соблюдаться условие С  С_пасп, где С_пасп – паспортная динамическая грузоподъемность подшипника.

Эквивалентная нагрузка

Р = (XVF_r + YF_a)К_бК_т;

где F_r, F_a – радиальная и осевая силы;

X, Y – коэффициенты радиальной и осевой сил;

V = 1 – коэффициент вращения, зависящий от того, которое кольцо подшипника вращается;

К_б = 1– коэффициент безопасности, учитывающий характер нагрузки;

К_т = 1 – температурный коэффициент.

,

, где = 0,32 – параметр осевой нагрузки (табл. 16.4, /1/).

Опора А:

Опора В:

5.2 Расчет подшипников входного вала

На опорах вала устанавливаем радиально-упорные шариковые подшипники

№36207: d = 35 мм, D = 72 мм, В = 17 мм, С = 30800 Н, =17800 Н.

Должно соблюдаться условие С  С_пасп, где С_пасп – паспортная динамическая грузоподъемность подшипника.

Реакции на опорах А и В:

Рисунок 4. К расчету подшипников входного вала

Требуемую динамическую грузоподъемность подшипника определяем С = Р ,

где Р – эквивалентная нагрузка на опоре;

р = 3 для шарикоподшипников;

L – долговечность подшипника в миллионах оборотов;

а₁ = 1 – коэффициент надежности (с. 333, /1/);

а₂ = 0,7 – обобщенный коэффициент совместного влияния качества металла и условий эксплуатации (табл.16.3, /1/).

Должно соблюдаться условие С  С_пасп, где С_пасп – паспортная динамическая грузоподъемность подшипника.

Эквивалентная нагрузка

Р = (XVF_r + YF_a)К_бК_т;

где F_r, F_a – радиальная и осевая силы;

X, Y – коэффициенты радиальной и осевой сил;

V = 1 – коэффициент вращения, зависящий от того, которое кольцо подшипника вращается;

К_б = 1– коэффициент безопасности, учитывающий характер нагрузки;

К_т = 1 – температурный коэффициент.

,

, где = 0,32 – параметр осевой нагрузки (табл. 16.4, /1/).

Опора А:

Опора В: