Проверяем статическую прочность вала в опасном сечении:
Напряжения изгиба для сплошного вала ( ) :
2. Напряжения кручения для сплошного вала :
(МПа)
3. Эквивалентные напряжения определяем по формуле:
4. При расчете на перегрузки принимаем коэффициент перегрузки из интервала К=2…3 и рассчитываем изгибающий момент в опасном сечении, умножая на этот коэффициент :
МПа
5. Допускаемое напряжение для материала вала сталь 12ХН3А, имеющего предел текучести МПа :
Рассчитанные эквивалентные напряжения как при номинальных нагрузках, так и при перегрузках меньше допускаемых.
6. Рассчитываем вал на выносливость:
а) Определяем коэффициент запаса усталостной прочности по нормальным напряжениям изгиба:
Предел выносливости при изгибе для материала вала сталь 12ХН3А, МПа. Коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений . Коэффициент . Коэффициент абсолютных размеров поперечного сечения ε=0.59. Коэффициент влияния шероховатости для обтачиваемой поверхности . Коэффициент влияния упрочнения для образца с концентрацией напряжений и при обдувке дробью
Для шпоночных участков валов эффективный коэффициент концентрации напряжений . Тогда
б) Коэффициент запаса усталостной прочности по касательным напряжениям кручения:
Предел выносливости при кручении МПа для материала вала сталь 12ХН3А, Коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений
Коэффициент
Для шпоночных участков валов эффективный коэффициент концентрации напряжений
Тогда
Определяем запас прочности для касательных напряжений:
,
здесь напряжение кручения , амплитуда и среднее значение номинальных напряжений кручения .
6. Расчет подшипников на долговечность
Основные
критерии работоспособности подшипников
качения – его динамическая и статическая
грузоподъемности. Метод подбора по
динамической грузоподъемности применяют
в случаях, когда частота вращения кольца
превышает
.
Исходя из конструкции механизма, подбираем:
1)Подшипник качения шариковый радиальный (поз.26) номер 1000920 ГОСТ 8338-75:
(d=100мм, D=140мм, B=20мм, С=44900кгс, n=1500 об/мин.)
Необходимо
обеспечить номинальную долговечность
при условии, что
а)
Выбираем коэффициенты X
и Y.
Отношение
этому соответствует
.
Поскольку
,
то
.
б) Определяем эквивалентную нагрузку
.
в) Определяем расчетную долговечность по формуле:
,
Г)Определим динамическую грузоподъемность подшипника:
Где n-частота вращения вала, об/мин
-расчетная
динамическая грузоподъемность подшипника,
Н
где
- показатель степени:
- для шарикоподшипников;
-
коэффициент надежности,1;
-
коэффициент, учитывающий качество
материала подшипника,1.
=316413,05
Тогда, согласно справочным данным подбираем подшипник шариковый диаметров 9 с динамической грузоподъемностью С=247200 Н, серии 310 согласно ГОСТу 8338-75.
6.1 Расчет подшипников водила:
1)Подшипник качения шариковый радиальный (поз.23) номер 1000920 ГОСТ 8338-75:
(d=380мм, D=480мм, B=46мм, С=247000кгс, n=37 об/мин.)
Необходимо обеспечить номинальную долговечность при условии, что
а)
Выбираем коэффициенты X
и Y.
Отношение
этому соответствует
.
Поскольку
,
то
.
б) Определяем эквивалентную нагрузку
.
в) Определяем расчетную долговечность по формуле:
,
Г)Определим динамическую грузоподъемность подшипника:
Где n-частота вращения вала, об/мин
-расчетная динамическая грузоподъемность подшипника, Н
где - показатель степени: - для шарикоподшипников;
- коэффициент надежности,1;
- коэффициент, учитывающий качество материала подшипника,1.
=316413,05
Тогда, согласно справочным данным подбираем подшипник шариковый диаметров 9 с динамической грузоподъемностью С=247200 Н, серии 310 согласно ГОСТу 8338-75.
1)Подшипник качения шариковый радиальный (поз.29) номер 328 ГОСТ 8338-75:
(d=140мм, D=300мм, B=62мм, С=32000кгс, n=37 об/мин.)
Необходимо обеспечить номинальную долговечность при условии, что
а)
Выбираем коэффициенты X
и Y.
Отношение
этому соответствует
.
Поскольку
,
то
.
б) Определяем эквивалентную нагрузку
.
в) Определяем расчетную долговечность по формуле:
,
Г)Определим динамическую грузоподъемность подшипника:
Где n-частота вращения вала, об/мин
-расчетная динамическая грузоподъемность подшипника, Н
где - показатель степени: - для шарикоподшипников;
- коэффициент надежности,1;
- коэффициент, учитывающий качество материала подшипника,1.
22723,64=85888,83
Тогда, согласно справочным данным подбираем подшипник шариковый с динамической грузоподъемностью С=86200 Н, серии 310 согласно ГОСТу 8338-75.