2.3. Расчет прогибов вала в местах установки колёс.
Определим
допускаемое значение прогибов
,
где
,
примем
.
Будем
считать, что в неподвижной опоре В
установлен радиально-упорный шариковый
подшипник, в подвижной С – радиальный
роликовый. Тогда допускаемые углы
поворота
Проверим
выполнение условий жесткости
и
:
-
в сечении В:
;
-
в сечении А:
;
-
в сечении D:
;
-
в сечении C:
.
Уточним
диаметр вала
,
Таким образом, из условия жесткости:
-
в сечении В:
;
-
в сечении А:
;
-
в сечении D:
;
-
в сечении C:
.
Диаметр
из условия жесткости примем
.
Округлим диаметр по ГОСТ 6636-86 до ближайшего большего значения, то есть d=65(мм).
3. Расчет вала на усталостную прочность.
Выполним расчет вала на усталостную прочность в двух сечениях: в опасном сечении D-в месте установки колеса, и в опоре В месте посадки подшипника.
Выберем характеристики материала 38Х:
Предел
прочности:σ=
Предел текучести: σ=540МПа
Предел выносливости: σ-1=370МПа
τ-1=280МПа
3.1 Выбор типа соединения в опасном сечении вала
В опасном сечении D(шкив). Шпоночное соединение с гайкой (Рис 3.1.1)
В сечении В (фиксация подшипника втулкой) (Рис 3.1.2 )
Определим основные размеры вала
В опасном сечении D:
-диаметр упорного буртика d1=(1.1…1.2)d=(1,1…1,2)65=(72…78)мм
-радиус галтельного перехода r=(0,1…0,2)d=(0,1…0,2)65=(7…13)мм
-размер шпоночного паза по ГОСТ 23360-78 t=9мм b=22мм
В расчетах примем d1=72мм; r=7мм.
В сечении В:
-диаметр упорного буртика d1=(1.1….1.2)d=(1,1…..1,2)65=(72…78)мм
-радиус галтельного перехода r=(0,1…..0,2)d=(0,1…..0,2)65=(7…13)мм
-размер канавки для установки втулки:
ширина проточки b=(0.05…..0.08)d=(0.05…0.08)65=(3.25…5.2)мм
глубина проточки h=(0.03…0.04)d=(0.03…0.04)65=(2…2.6)мм
В расчетах примем d1=72мм; r=7мм; b=3.25мм; h=2мм
d2=(d1-2*h)=(72-2*2)=68мм.
Рис 3.1.1
Рис 3.1.2
3.2 Определение числа расчетных сечений и концентраторов напряжений.
Концентратором напряжения являются:
в сечении D:
-галтельный переход (сечение 1-1)
-соединение шпонкой (сечение 2-2)
- галтельный переход (сечение 3-3)
в сечении В:
-галтельный переход (сечение 1-1)
-фиксация подшипника втулкой (сечение 2-2)
Таким образом, в месте соединения шпонкой имеем три расчетных сечения, в месте фиксации подшипника два сечения.
3.3 Расчет характеристик цикла для нормальных и касательных напряжений в расчетных сечениях.
В
опасном сечении D действует:
Нормальная сила N=630H
Изгибающий момент Mи=513Нм
Крутящий момент Т=400Нм
Моменты
на внешних волокнах вала возникают
наибольшие нормальные напряжения от
изгиба
,
от сжатия
,
а также касательные напряжения
.
При этом нормальные напряжения σ меняются по асимметричному циклу
(Рис
3.3.1) с амплитудой
и средним напряжением
,
касательное напряжение по отнулевому
циклу (Рис 3.3.2) с амплитудой
и
средним напряжением
напряжение
(
).
Нормальные максимальные и минимальные
напряжения определяются как :
;
соответственно.
Рис 3.3.1 Рис 3.3.2
Определяем геометрические характеристики сечения и характеристики циклов переменных напряжений.
Сечение 1-1 Для диаметра d=68мм
площадь
осевой
момент сопротивления
полярный
момент сопротивления
так в сечении
то
Касательные напряжения
Сечение 2-2 Для диаметра d=65мм
площадь
осевой
момент сопротивления
полярный
момент сопротивления
В сечении
Касательные напряжения
