8.2. Расчет коэффициента запаса усталостной прочности

Вал изготавливаем из стали 40 с пределом точности σ_в = 620 МПа и пределами выносливости на изгиб σ_-1 и кручение τ_-1:

σ_-1=0,43∙ σ_в=0,43∙620=267 МПа

τ_-1=0,58∙ σ_-1=0,58∙267=155 МПа

Коэффициенты концентрации напряжений

k_σ=0,9+0,0014∙σ_в=0,9+0,0014∙620=1,768

k_τ=0,6+0,0016∙σ_в=0,6+0,0016∙620=1,592

Масштабные факторы

ε_σ=0,984-0,0032∙d_к2=0,984-0,0032∙45=0,84

ε_τ=0,86-0,003∙d_к2=0,86-0,003∙45=0,725

Коэффициент шероховатости: β = 0,92

Коэффициенты асимметрии цикла: ψ_σ = 0,2; ψ_τ = 0,1

Осевой W и полярный W_р моменты сопротивления

W=0,1∙ - =0,1∙ - =7777,62 мм³

W_р=0,2∙ - =0,2∙ - =16890,12 мм³

где b, t₁ – ширина и глубина шпоночного паза на валу с диаметром

d_к2 = 45 мм.

Напряжения в опасном сечении

σ_а= = =2,6 МПа; σ_m=0;

τ_а=τ_m= = =1,18 МПа.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям изгиба

n_σ= = =44,89

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям кручения

n_τ= = =52,83

Общий коэффициент запаса усталостной прочности

n= = = 34,21

Проверка условия прочности n = 34,21 > [n] = 1,7.

8. Проверочный расчет подшипников выходного вала

Реакции опор: RАz = 302 Н; RАу = 65,7 Н; RВz = 273 Н; RВу = 68,8 Н Осевая сила: Fa2 = 196,65 H Динамическая грузоподъемность подшипников Сr = 46500 Н

Полные реакции опор

R_А= = =309,1 H

R_В= = =281,5 H

Параметр осевого нагружения: е = 1,5∙tg15° = 0,402

Осевые составляющие реакций опор

S_rА = 0,83∙e∙R_А = 0,83∙0,402∙281,5 = 103 Н

S_rВ = 0,83∙e∙R_В = 0,83∙0,402∙309,1 = 93,9Н

Результирующие осевые нагрузки на опоры

Так как S_rВ – S_rА + F_a2 = 93,9 – 103 + 196,5 = 187,4 > 0, то

S_А = S_rB + F_a2 = 93,9 + 196.65 = 290,55 Н

S_В = S_rВ = 93,9 Н

Коэффициенты радиальной Х и осевой Y нагрузок

= = 0,33 < e и Х_В = 1; Y_В =0

= = 0,93 > е и Х_А = 0,4; Y_А = 0,4∙ctg15° = 1,49

Приведенная радиальная нагрузка на каждой опоре

Р_А = (Х_А∙V∙ R_А +Y_А∙ S_В)∙K_б∙К_m=( 0,4∙1∙309,1+1,49∙290,55)∙1,4∙1=779,2 Н,

Р_В = ( Х_В∙V∙ R_В +Y_В∙ S_В)∙K_б∙К_m=( 1∙1∙281,5+0∙93,9)∙1,4∙1=394,1 Н

где V = 1 – коэффициент вращения; K_б =1,4 – коэффициент безопасности;

K_т = 1 − температурный коэффициент.

Долговечность наиболее нагруженного подшипника

L_h= = = 2,34·10⁷ час

где Р – большее из значений Р_А и Р_В

Проверка условия долговечности подшипника

L_h ≥ t_Σ 2,34·10⁷ час > 7008 час

где t_Σ = 7008 час – суммарное время работы передачи.

10. Подбор соединительной муфты

Для соединения электродвигателя и редуктора выбираем муфту упругую со звездочкой по ГОСТ 14084-76

Проверка на передаваемый момент Т_р:

Т_р=К_Н ∙Т₁=2 ∙13,6=27,2 ≤ [Т]=31,5 Н∙м

где K_Н = 2 – коэффициент режима работы, Т₁ – момент на входном валу,

[Т] = 31,5 Нм – момент, передаваемый стандартной муфтой

11. Подбор смазки и уплотнений валов

Сорт масла выбирается по кинематической вязкости, которая зависит от величины контактных напряжений в зубьях σ_Н и окружной скорости колеса v_окр.

Для смазки редуктора при рабочем контактном напряжении σ_Н = 362,41 МПа и окружной скорости

v_окр= = =4,24 м/с

выбираем масло Индустриальное И-30А.

Для уплотнения валов выбираем резиновые манжеты по ГОСТ 8752-79.