6.Рассчитаем подшипники на статическую прочность и долговечность.

Принимаем за радиальную силу F_r наибольшую суммарную реакцию опоры на данном валу: F_r= R_В = 344 Н.

Статическая прочность обеспечена, если выполняется условие:

где P_0r — эквивалентная статическая радиальная нагрузка, Н; C_0r — статическая радиальная грузоподъемность подшипника.

где X₀ — коэффициент радиальной статической нагрузки, Y₀— коэффициент осевой статической нагрузки, значения приведены в справочных данных. X₀= 0,6; Y₀ = 0,5.

P_0r=102 Н ≤ C_0r=35300 Н. Статическая прочность обеспечена.

Коэффициент осевого нагружения e:

_значит

Отношение

_{поэтому}

X = 0.56, Y = 2.3. V — коэффициент вращения кольца, V = 1 при вращении внутреннего кольца подшипника относительно вектора радиальной силы.

Вычислим эквивалентную динамическую нагрузку:

где K_Б— коэффициент динамичности нагрузки, K_Б = 1(нагрузка спокойная); K_Т — температурный коэффициент, K_Т= 1.

Определяем номинальную долговечность работы подшипников:

,

где С – динамическая грузоподъемность по каталогу, С = 48100 Н;

Р – эквивалентная нагрузка;

р – показатель степени, для роликовых подшипников р = 3.33.

Получим

Номинальная долговечность подшипников больше требуемой, поэтому подшипники подходят.

7. Проверочный расчёт валов.

Проверим тихоходный вал в сечении со шпоночной канавкой.

1. Определяем напряжения в опасных сечениях вала:

а) Нормальные напряжения изменяются по симметричному циклу, при котором амплитуда напряжений σ_а равна расчетным напряжениям изгиба σ_и :

,

где М – суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении,

М = 32 Н·м;

W_нетто – осевой момент сопротивления сечения вала.

,

= 7778 мм³.

= 4.1 Н/мм².

б) Касательные напряжения изменяются по отнулевому циклу, при котором амплитуда цикла τ_а равна половине расчетных напряжений кручения τ_к:

,

где М_к– крутящий момент, Мк =38 Н·м;

– полярный момент инерции сопротивления сечения вала.

,

= 16890 мм³.

= 1.1 Н/мм².

2. Определяем коэффициенты концентрации нормальных и касательных напряжений для расчетного сечения вала:

,
,

где К_σ и К_τ – эффективные коэффициенты концентрации напряжений, они зависят от размеров сечения, механических характеристик материала и выбираются по табл.: К_σ = 1,9, К_τ = 1,7;

К_F– коэффициент влияния шероховатости, выбирается по таблице, К_F = 1;

К_d – коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения, выбирается по таблице, К_d = 0,67;

К_y – коэффициент влияния поверхностного упрочнения, выбирается по таблице, К_y = 2,5.

,

.

3. Определяем пределы выносливости в расчетном сечении вала:

,
,

где σ_-1 и τ_-1 – пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения, σ_-1 определяется по таблице, σ_-1 = 410 МПа, τ_-1 = 0,58·σ_-1 = 0,58·410 = 238 МПа.

МПа,

МПа.

4. Определяем коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

,
,

=88.5,

=214.5.

5. Определяем общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении:

,

где [S] – коэффициент запаса прочности, [S] = 2.

= 81.8.

Проверочный расчет вала показал, что данный вал удовлетворяет условиям прочности.