7. Уточненный расчет ведомого вала

7. 1. В сечениях вращающихся валов редуктора действуют переменные направления от изгиба и кручения. Нормальные напряжения от изгиба изменяются по симметричному циклу, касательные от кручения - по отнулевому

(пульсирующему).

Уточненный расчет на выносливость (усталость) состоит в определении коэффициентов запаса прочности s_σ и для опасных сечений, определения суммарного s и сравнения с допускаемым [s]:

Предел выносливости конкретной детали (рис. 6.1) определяется пределом выносливости материала детали с учетом его снижения из-за концентраторов напряжений, масштабного фактора и шероховатости поверхности.

Предел выносливости материала вала находится по таблицам механических характеристик материалов или по эмпирическим формулам. Для углеродных сталей пределы выносливости: при изгибе σ_-1= 0,43σ_пч. при кручении = 0,58σ_{-1 .}

Тихоходный вал изготовлен из стали 45, термообработка - улучшение.

Примем = 710 МПа, σ_-1= 0.43•710 = 305 МПа, = 0,58•305 = 177 МПа.

Значения коэффициентов, характеризующих влияние асимметрии цикла на усталостную прочность детали, примем Ψ_σ =0,2 и = 0,1.

7.2. Коэффициенты снижения предела выносливости. Диаметр вала под колесом

d_k = 55 мм, шпоночный паз bxh = 16x10 мм, t₁ = 6,0 мм, t₂ = 4,3 мм. Эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении (табл. П 7.1) К_σ = 1,89; =1,71. Коэффициенты масштабного фактора (табл. П 7.1) , =0,68. Коэффициент состояния поверхности β = 0,95.

7.3. Коэффициенты снижения пределов выносливости для детали (для сконструированного вала)

7.4. Пределы выносливости вала

7.5 Построение эпюр крутящего и изгибающих моментов. Используются схемы нагружения вала (рис. 6.2) и значения найденных реакций опор (п. 6.9.2).

Крутящий момент на валу равен вращающему моменту Т_кр2 = Т₂ = 296,3 Н •м. Эпюра крутящего момента на рис. 7.1 а). Эпюры изгибающих моментов (рис. 7.1)

Плоскость Оху (изгибающий момент M_z) Величина моментов:

_МzС=0;

_{Проверка:}

_{МzD = 0.}

Эпюра изгибающих моментов М_z на рис. 7.1б).

Плоскость Oxz (изгибающий момент М_у):

М_yС=М_yD =0.

Эпюра изгибающих моментов М_y на рис. 7.1 в)

Ординаты суммарной эпюры изгибающих моментов:

М_С = M_D=0;

Эпюра суммарных моментов на рис. 7.1г).

Рис. 7.1. Эпюры изгибающих и крутящих моментов

Как следует из эпюры, опасное сечение на валу в середине между опорами

(место посадки колеса на вал): М_изг ⁼ М_к = 92,78 Н•м; Т_кр = 296.3 Н•м.

7.6. Моменты сопротивления

кручению:

_{изгибу:}

7.7. Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

7.8 Амплитуда и среднее напряжение цикла нормальных напряжений

7.9 Коэффициенты запаса

по нормальным напряжениям:

по касательным напряжениям:

7.10. Результирующий коэффициент запаса

.

Условие прочности s> [s] выполнено с запасом. В принципе, следовало умень­шить все диаметры тихоходного вала, например, на 5 мм и повторить расчет до достижения [s]. В настоящем проекте повторный расчет не проводится.

.