Расчет и конструирование соосного редуктора / 13. Расчет валов на выносливость

13. РАСЧЕТ ВАЛОВ НА ВЫНОСЛИВОСТЬ

13.1 Расчет быстроходного вала

Материал вала - Сталь 45, термообработка - улучшение.

Предел прочности [7, стр.34, табл. 3.3]:

Рисунок 13.1 - Концентратор: посадка подшипников.

Диаметр вала в опасном сечении

Условие прочности вала на выносливость для опасного сечения [7, стр.162]:

(13.1)

где коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям;

коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям;

допускаемое значение коэффициента прочности [7, стр. 162];

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям [7, стр.162]:

(13.2)

где предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба [7, стр.162]. Для углеродистой конструкционной стали:

(13.3)

эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений;

масштабный фактор для нормальных напряжений ;

Принимаем [7, стр.166, табл. 8.7];

коэффициент, учитывающий влияние шероховатости поверхности [7, стр.162]:

амплитуда цикла нормальных напряжений [7, стр.162]:

, (13.4)

где - изгибающий момент в проверяемом сечении;

момент сопротивления проверяемого сечения при изгибе:

(13.5)

cреднее напряжение цикла нормальных напряжений;

Принимаем [7, стр.163];

коэффициент, учитывающий влияние постоянной составляющей цикла на усталость вала;

Принимаем [7, стр.164];

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям [7, стр.164]:

(13.6)

где предел выносливости стали при симметричном цикле кручения [7, стр.164]:

(13,7)

Для касательных напряжений [7, стр.166, табл. 8.7]:

(13.8)

амплитуда цикла касательных напряжений [7, стр.166]:

средние напряжения циклов касательных напряжений [6, стр.295]:

(13.9)

где - вращающий момент в проверяемом сечении;

момент сопротивления проверяемого сечения при кручении:

(13.10)

коэффициент, учитывающий влияние постоянной составляющей цикла на усталость вала;

Принимаем [7, стр.166];

Следовательно, условие прочности вала выполняется.

13.2 Расчет промежуточного вала

Материал вала - Сталь 45, термообработка - улучшение.

Предел прочности [7, стр.34, табл. 3.3]:

Рисунок 13.2-Концентратор: переход диаметра.

Диаметр вала в опасном сечении

Условие прочности вала на выносливость для опасного сечения [7, стр.162]:

где коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям;

коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям;

допускаемое значение коэффициента прочности [7, стр. 162];

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям [7, стр.162]:

где предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба [7, стр.162]. Для углеродистой конструкционной стали:

эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений;

Принимаем [7, стр.163, табл. 8.2];

масштабный фактор для нормальных напряжений ;

Принимаем [7, стр.166, табл. 8.8];

коэффициент, учитывающий влияние шероховатости поверхности [7, стр.162]:

амплитуда цикла нормальных напряжений [7, стр.162]:

,

где - изгибающий момент в проверяемом сечении;

момент сопротивления проверяемого сечения при изгибе:

cреднее напряжение цикла нормальных напряжений;

Принимаем [7, стр.163];

коэффициент, учитывающий влияние постоянной составляющей цикла на усталость вала;

Принимаем [7, стр.164];

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям [7, стр.164]:

где предел выносливости стали при симметричном цикле кручения [7, стр.164]:

эффективный коэффициент концентрации напряжений при кручении;

Принимаем [7, стр.163, табл. 8.2];

коэффициент, учитывающий снижение механических свойств металла с ростом заготовки;

Принимаем [7, стр.166, табл. 8.8];

амплитуда цикла касательных напряжений [7, стр.166]:

средние напряжения циклов касательных напряжений [6, стр.295]:

где - вращающий момент в проверяемом сечении;

момент сопротивления проверяемого сечения при кручении:

коэффициент, учитывающий влияние постоянной составляющей цикла на усталость вала;

Принимаем [7, стр.166];

Следовательно, условие прочности вала выполняется.

13.3 Расчет тихоходного вала

Материал вала - Сталь 45, термообработка- улучшение.

предел прочности [7, стр.34, табл. 3.3]:

Рисунок 13.3-Концентратор посадка подшипников.

Диаметр вала в опасном сечении

Условие прочности вала на выносливость для опасного сечения [7, стр.162]:

где коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям;

коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям;

допускаемое значение коэффициента прочности [7, стр. 162];

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям [7, стр.162]:

где предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба [7, стр.162]. Для углеродистой конструкционной стали:

эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений;

масштабный фактор для нормальных напряжений ;

Принимаем [7, стр.166, табл. 8.7];

коэффициент, учитывающий влияние шероховатости поверхности [7, стр.162]:

амплитуда цикла нормальных напряжений [7, стр.162]:

,

где изгибающий момент в проверяемом сечении;

момент сопротивления проверяемого сечения при изгибе [7, стр.165, табл. 8.5]:

cреднее напряжение цикла нормальных напряжений;

Принимаем [7, стр.163];

коэффициент, учитывающий влияние постоянной составляющей цикла на усталость вала;

Принимаем [7, стр.164];

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям [7, стр.164]:

где предел выносливости стали при симметричном цикле кручения [7, стр.164]:

эффективный коэффициент концентрации напряжений при кручении;

коэффициент, учитывающий снижение механических свойств металла с ростом заготовки;

Для касательных напряжений [7, стр.166, табл. 8.7]:

(13.10)

амплитуда цикла касательных напряжений [7, стр.166]:

средние напряжения циклов касательных напряжений [6, стр.295]:

где вращающий момент в проверяемом сечении;

момент сопротивления проверяемого сечения при кручении [7, стр.165, табл. 8.5]:

коэффициент, учитывающий влияние постоянной составляющей цикла на усталость вала;

Принимаем [7, стр.166];

Следовательно, условие прочности вала выполняется.

БНТУ.303359.00.000 ПЗ