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+

k_τ=0,6+0,0016∙σ_в=0,6+

Масштабные факторы

ε_σ=0,984-0,0032∙d_к2=0,984-

ε_τ=0,86-0,003∙d_к2=0,86-

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∙ - = мм³

W_р=0,2∙ - = мм³

где b, t₁ – ширина и глубина шпоночного паза на валу с диаметром d_к2 = мм.

Напряжения в опасном сечении

σ_а= = МПа; σ_m=0;

τ_а=τ_m= = МПа.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям изгиба

n_σ= =

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям кручения

n_τ= =

Общий коэффициент запаса усталостной прочности

n= =

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

8. Проверочный расчет подшипников выходного вала

Реакции опор: RАz = Н; RАу = Н; RВz = Н; RВу = Н Осевая сила: Fa2 = H Динамическая грузоподъемность подшипников Сr = Н

Полные реакции опор

R_А= = H

R_В= = 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∙ = Н

S_rВ = 0,83∙e∙R_В = 0,83∙0,402∙ = Н

Результирующие осевые нагрузки на опоры

Так как S_rВ – S_rА + F_a2 = > 0, то

S_А = S_rB + F_a2 = Н

S_В = S_rВ = Н

Коэффициенты радиальной Х и осевой Y нагрузок

= = < e и Х_В = 1; Y_В =0

= = > 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 = Н,

Р_В = ( Х_В∙V∙ R_В +Y_В∙ S_В)∙K_б∙К_m= Н

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

K_т = 1 − температурный коэффициент.

Долговечность наиболее нагруженного подшипника

L_h= = час

где Р – большее из значений Р_А и Р_В

Проверка условия долговечности подшипника

L_h ≥ t_Σ час > час

где t_Σ = 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= ≤ [Т]= Н∙м

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

[Т] = 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_H и скорости скольжения V_ск.

Для смазки редуктора при расчетном контактном напряжении МПа и скорости скольжения м/с выбираем масло Авиационное МС-20.

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