4.1.2.Расчет быстроходного вала на статическую прочность.

1. Изгибающие моменты в опасных сечениях.

а) в вертикальной плоскости.

б) в горизонтальной плоскости.

в) суммарный момент.

2. Проверяем статическую прочность вала в опасном сечении

a) напряжение изгиба для вала.

б) напряжения кручения для вала.

в) эквивалентное напряжение.

г) при расчете на перегрузки принимаем коэффициент перегрузки из интервала К=2…3 и рассчитываем изгибающий момент в опасном сечении, умножая на этот коэффициент;

д) Допускаемое напряжение для материала вала 38XН, имеющее предел текучести

Расчетные эквивалентные напряжения, как при нормальных нагрузках, так и при перегрузках меньше допускаемого.

4.1.3 Расчет вала на выносливость.

Рассчитаем вал на выносливость с целью проверить запас прочности по усталости. При совместном действии изгиба и кручения коэффициент запаса усталостной прочности определяется по формуле:

где – коэффициент запаса по нормальным напряжениям:

– коэффициент запаса по касательным напряжениям:

Где и – пределы выносливости материала при изгибе и кручении (3;табл.3.2). 320; 200.

и – коэффициенты чувствительности материала к асимметрии цикла напряжения, соответственно изгибающего и крутящего, 0.1; 0.05.

Напряжения кручения изменяются пропорционально изменению нагрузки. В большинстве случаев трудно установить действительный цикл нагрузки машины в условиях эксплуатации, тогда расчет выполняют условно по номинальной нагрузке, а цикл напряжений принимают симметричным для напряжений изгиба и отнулевым для напряжений кручения.

Согласно принятым циклам напряжений записываем выражения для определения переменных и постоянных составляющих циклов напряжений:

- суммарные коэффициенты, учитывающие влияние всех факторов на сопротивление усталости при изгибе и кручении:

где ε – коэффициент абсолютных размеров поперечного сечения, по табл.3.3 [3] определяем для своего материала и диаметра вала значение коэффициента для вала диаметром 12 мм, 0.77;

- коэффициент влияния шероховатости поверхности, по табл.3.4 [3] находим для обработанной шлифованием поверхности значение коэффициента 1;

– коэффициент влияния упрочнения, вводимый для валов с поверхностным упрочнением, по табл.3.5 [3] находим для упрочнения объемная закалка =1.2;

и - эффективные коэффициенты для вала с галтелей определяем что t/r=1; r/D=0.08 тогда и

Следовательно, определим запас усталостной прочности:

Рассчитанный коэффициент запаса усталостной прочности больше допустимого, минимальное значение которого колеблется в пределах (1.5…2.5).

4.2.1.Расчет подшипников водила.

Исходные данные:

а) Вращательный момент на быстроходном валу.

б) частота вращения вала

а=80мм;b=25мм.

в) диаметр зубчатой шестерни

г) зубчатое колесо – прямозубое.

д) угол зацепления в зубчатых колесах

е) угол наклона зуба β=0

Проектировочный расчет вала.

Предварительно определим диаметр вала из расчета только на кручение. Принимаем вал - полым α=0,7 допускаемое напряжение кручения [τкр] = 60 МПа.

Принимаем из конструктивных соображений минимальный диаметр вала под подшипник согласно стандартным размерам = 30 мм.