10.12.8.2 Пример

Дано:

Материал вала – сталь 40Х;

Крутящий момент в опасном сечении T = 760 Н·м;

Изгибающий момент М_S = 725 Н·м

Допускаемый запас выносливости [n] = 1,8

Диаметр вала d = 60 мм.

Поле допуска: k6

Решение:

Из таблицы 10.17.1:

- временное сопротивление разрыву σ_в = 883 МПа;

- предел выносливости при симметричном цикле напряжений изгиба σ_-1 = 451 МПа;

- предел выносливости при симметричном цикле напряжений кручения τ_-1 = 275 МПа;

- коэффициенты чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений соответственно при изгибе и кручении ψ_σ = 0,15 и ψ_τ = 0,1

Находим отношения K_σ/ε_σ = 4,36 K_τ/ε_τ = 3,12 для диаметра вала d = 60k6 мм (таблица 10.17.2).

Эффективные коэффициенты концентрации напряжений для данного сечения вала при отсутствии технологического упрочнения

;

.

Амплитуда номинальных напряжений изгиба

.

Номинальные напряжения кручения (формула 10)

.

Амплитуда и среднее значение номинальных напряжений кручения

.

Запас прочности для нормальных напряжений

.

Запас прочности для касательных напряжений

.

Общий запас прочности в сечении

Условия запаса прочности выполняются.

11 Проверочный расчет подшипников

Проверочные расчеты подшипников разделяют

• по статической грузоподъемности (при частоте вращения n<1 об/мин);

• по динамической (при частоте вращения n≥1 об/мин).

В данном пособии только расчет по динамической грузоподъемности.

11.1 Расчет подшпиников при действии радиальной силы

11.1.1 Теория

Данная схема может быть использована для расчета радиальных подшипников, таких как: шариковые радиальные (при действии только радиальной силы), радиальные роликовые, сферические и т.п.

Расчет сводится к определению долговечности работы подшипника. Выделяют долговеность в млн.оборов и в часах, которые сравниваются с допускаемыми определенными из начальных условий или по таблице 11.1.3:

, млн.об (11.1.1)

, часах (11.1.2)

где а₁ – коэффициент надежности (таблица 11.1.1);

а_2,3 - коэффициент совместного влияния качества металла и условий эксплуатации (таблица 11.1.2);

С_r – динамическая грузоподъемность (определяется при выборе подшипника см. приложения), Н;

Р_э – эквивалентная нагрузка, Н;

β – показатель степени при определении ресурса работы подшипника (шарикоые β=3, роликовые β=10/3≈3,33);

n – частота вращения вала подшипника, об/мин.

_{Таблица 11.1.1 - Коэффициент надежности, а1}

S	0,9	0,95	0,96	0,97	0,98	0,99
а1	1	0,96	0,53	0,44	0,33	0,21
Примечание: Для подшипников большинства изделий (кроме оговоренных специально), принимают коэффициент надежности S = 0,9

_{Таблица 11.1.2 - Коэффициент совместного влияния качества металла и условий эксплуатации а}2,3

Тип подшипника	Значение а2,3 при условии
	1	2	3
Шарикоподшипник (кроме сферических)	0,7…0,8	1,0	1,2…1,4
Роликоподшипники цилиндрические и шарикоподшипники сферические двухрядные	0,5…0,6	0,8	1,0…1,2
Роликоподшипники сферические двухрядные	0,3…0,4	0,6	0,8…1,0
Примечание: обычные условия хранения; условия, характеризующие наличие пленки масла между контактирующими поверхностями в подшипнике и отсутствие повышенных перекосов в узле; то же при изготовлении колец и тел качения из электрошлаковой или вакуумной сталей.

(11.1.3)

где V - коэффициент вращения (V = 1 – при вращении внутреннего кольца, V = 1,2 – при вращении внешнего кольца);

R_s – суммарная радиальная сила действующая на подшипник (берется большее значение из действующих сил), Н;

К_б – коэффициент безопасности (таблица 11.1.3);

К_т – температурный коэффициент (таблица 11.1.4).

Таблица 11.1.3 - Коэффициент безопасности

Машины и оборудование. Условия их эксплуатации	Lh	Кб
Приборы и аппараты, используемые периодически (демонстрационная аппаратура, бытовые приборы, строительные краны).	500	1…1,1
Механизмы, используемые в течение коротких периодов времени (механизмы с ручным приводом, сельхозмашины, подъемные краны в сборочных цехах, легкие конвейеры).	≥ 4000	1,1…1,2
Ответственные механизмы, работающие с перерывами (конвейеры поточного производства, лифты, не часто работающие металлорежущие станки).	≥ 8000	1,2…1,3
Машины для односменной работы с неполной нагрузкой (электродвигатели, редукторы общего назначения).	≥ 12000	1,3…1,4
Машины, работающие с полной нагрузкой одну смену (машины общего машиностроения, подъемные краны, вентиляторы, распределительные валы).	~ 20000	1,3…1,4
Машины, работающие круглосуточно (компрессоры, насосы, шахтные подъемники, стационарные электромашины).	≥ 40000	1,5…1,7
машины, непрерывно работающие с высокой нагрузкой (оборудование бумагоделательных фабрик, энергетические установки, шахтные насосы).	≥ 100000	2,0…2,5

Таблица 11.1.4 – Температурный коэффициент

Рабочая температура подшипника °С	до 100	125	150	175	200	225	250
Кт	1,0	1,05	1,1	1,15	1,25	1,35	1,4