6.6 Определяем радиальные нагрузки на опоры:

P_r3 = 1131 H;

P_r4 = 1336 H;

Будем проводить расчёт долговечности подшипника по наиболее нагруженной опоре 4.

6.7 Эквивалентная нагрузка вычисляется по формуле:

Р_э = (Х · V · P_r4 + Y · P_a) · К_б · К_т,

где - P_r4 = 1336 H - радиальная нагрузка; P_a = F_a = 360 H - осевая нагрузка; V = 1 (вращается внутреннее кольцо подшипника);

коэффициент безопасности К_б = 1,6 [1, табл. 6.4]

температурный коэффициент К_т = 1 [1, табл. 6,5]

Отношение = 0,0143; этой величине соответствует e =0,1907.

[1, табл. 6,1]

Отношение = 0,2404 > e; X = 0,56; Y = 2,2925. [1, табл. 6,1]

Тогда: P_э = (0,56 · 1 · 1336 + 2,2925 · 360) · 1,6 · 1 = 2192 H.

6.8 Находим расчётную долговечность, млн. Об.

L = = = 6536 млн. об.

Расчётная долговечность, ч.:

L_h = = 722485 ч,

что больше 15000 ч. (минимально допустимая долговечность подшипника),

здесь n₂ = 150 об/мин - частота вращения вала.

7. Уточнённые расчёт валов.

7.1 Расчёт 1-го вала:

Крутящий момент на валу T_кр. = T₁ = 39430 H·мм.

Для данного вала выбран материал: сталь 40Х. Для этого материала:

- предел прочности _b = 930 МПа;

- предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба

_-1 = 0,35 · _b + 100 = 0,35 · 930 + 100 = 425 МПа;

- предел выносливости стали при симметричном цикле кручения

_-1 = 0,58 · _-1 = 0,58 · 425,5 = 246 МПа.

С е ч е н и е А:

Диаметр вала в данном сечении D = 25 мм. Это сечение при передаче вращающего момента через муфту рассчитываем на кручение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

S_ = , где:

- амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

_v = _m = = 0,5 · = 7,3 МПа,

здесь

W_{к нетто} = (10.14)

W_{к нетто} = = 2667,9 мм³

где b=8 мм - ширина шпоночного паза;

t₁=4 мм - глубина шпоночного паза;

- _t = 0.1 - см. стр. 166[2];

-  = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[2].

- k_ = 1,9 - находим по таблице 8.5[2];

- _ = 0,83 - находим по таблице 8.8[2];

Тогда:

S_ = 13,6.

Радиальная сила муфты, действующая на вал, равна F_м1 = 396 Н.

Приняв у вала длину посадочной части равной длине l = 38 мм, находим изгибающий момент в сечении:

M_изг. = T_м1 · l / 2 = 396-38/2=7524 Н*мм

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

S_ = , где:

- амплитуда цикла нормальных напряжений:

_v = =6 МПа,

здесь

W_нетто =

W_нетто = = 1251 мм³,

где b=8 мм - ширина шпоночного паза; t₁=4 мм - глубина шпоночного паза;

- среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

_m = 0 МПа, где (10.19)

F_a = 0 МПа - продольная сила в сечении,

- _ = 0,27 - см. стр. 164[2];

-  = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[2];

- k_ = 1,9 - находим по таблице 8.5[2];

- _ = 0,83 - находим по таблице 8.8[2];

Тогда:

S_ = = 30

Результирующий коэффициент запаса прочности:

S = = = 12

Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2,5. Сечение проходит по прочности.

С е ч е н и е Б:

Диаметр вала в данном сечении D = 35 мм. Концентрация напряжений обусловлена посадкой подшипника с гарантированным натягом (см. табл. 8.7[2]).

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

S_ =

- амплитуда цикла нормальных напряжений:

_v = 11 МПа

здесь

W_нетто = 4209 мм³

- среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

_m = = 0,3 МПа,

здесь: F_a = 360 МПа - продольная сила,

- _ = 0,27 - см. стр. 164[1];

-  = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[2];

- _ = 3,4 - находим по таблице 8.7[2];

Тогда:

S_ = 11,0028.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

S_ = где: (10.25)

- амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

_v = _m =

_v = _m = = 2,3 МПа,

здесь

W_{к нетто} = 8418,4 мм³

- _t = 0.1 - см. стр. 166[2];

-  = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[2].

- = 2,38 - находим по таблице 8.7[2];

Тогда:

S_ = 41,5.

Результирующий коэффициент запаса прочности:

S = = = 10,6367

Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2,5. Сечение проходит по прочности.