11.3 Уточненный расчет валов

Быстроходный вал

Рассмотрим сечение, проходящее под опорой A. Концентрация напряжений обусловлена подшипником посаженным с гарантированным натягом.

Материал вала сталь 45, улучшенная: _В = 780 МПа [2c34]

Пределы выносливости:

-при изгибе _-1  0,43_В = 0,43780 = 335 МПа;

-при кручении _-1  0,58_-1 = 0,58335 = 195 МПа.

Суммарный изгибающий момент

М_и = М_х = 97,7 Н·м

Осевой момент сопротивления

W = πd³/32 = π40³/32 = 6,28·10³ мм³

Полярный момент сопротивления

W_p = 2W = 2·6,28·10³ = 12,6·10³ мм³

Амплитуда нормальных напряжений

σ_v = M_и/W = 97,7·10³/6,28·10³ =15,6 МПа

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

_v = _m = T₁/2W_p = 59,5·10³/2·12,6·10³ = 4,7 МПа

Коэффициенты:

k_σ/_σ = 3,65; k_/_ = 0,6 k_σ/_σ + 0,4 = 0,6·3,65 + 0,4 = 2,6

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

s_σ = σ_-1/(k_σσ_v/_σ) = 335/3,65·15,6 = 5,9

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

s_ = _-1/(k__v/_ + _ _m) = 195/(2,6·4,7 + 0,1·4,7) = 15,4

Общий коэффициент запаса прочности

s = s_σs_/(s_σ² + s_²)^0,5 = 5,9·15,4/(5,9² + 15,4²)^0,5 = 5,5 > [s] = 2,5

Тихоходный вал

Рассмотрим сечение, проходящее под опорой D. Концентрация напряжений обусловлена подшипником посаженным с гарантированным натягом.

Суммарный изгибающий момент

М_и = 279,7 Н·м.

Осевой момент сопротивления

W = πd³/32 = π55³/32 = 16,3·10³ мм³

Полярный момент сопротивления

W_p = 2W = 2·16,3·10³ =32,6 мм

Амплитуда нормальных напряжений

σ_v = M_и/W = 279,7·10³/16,3·10³ = 17,2 МПа

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

_v = _m = T₂/2W_p =287,5·10³/2·32,6·10³ = 4,4 МПа

Коэффициенты:

k_σ/_σ = 4,2; k_/_ = 0,6 k_σ/_σ + 0,4 = 0,6·4,2 + 0,4 = 2,9

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

s_σ = σ_-1/(k_σσ_v/_σ) = 335/4,2·17,2 = 4,6

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

s_ = _-1/(k__v/_ + _ _m) = 195/(2,90·4,4 + 0,1·4,4) =14,8

Общий коэффициент запаса прочности

s = s_σs_/(s_σ² + s_²)^0,5 =14,8·4,6/(4,6² +14,8²)^0,5 = 4,4 > [s] = 2,5

12. Технический уровень редуктора

Условный объем редуктора

V = LBH = 330∙200∙400 = 26,4∙10⁶ мм³

L = 330 мм – длина редуктора;

В = 200 мм – ширина редуктора;

Н = 400 мм – высота редуктора.

Масса редуктора

m = φρV∙10^-9 = 0,41∙7300∙26,4∙10⁶∙10^-9 = 79 кг

где φ = 0,41 – коэффициент заполнения редуктора

ρ = 7300 кг/м³ – плотность чугуна.

Критерий технического уровня редуктора

γ = m/T₃ = 79/279,7 = 0,28

При γ = 0,1÷0,2 технический уровень редуктора считается средним

Литература

1. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин.–М.: Высш. шк., 1991.–432 с.

2. Курсовое проектировании деталей машин. /С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин и др. – М.: Машиностроение, 1988. – 416 с.

3. Чернилевский Д.В. Проектирование деталей машин и механизмов. – М.: Высш. шк. 1980.

4. Леликов О.П. Курсовое проектирование. – М.:Высш.шк.,1990.

5. Дунаев Н.В. Детали машин. Курсовое проектирование. – М.:Высш. шк., 2002.

6. Альбом деталей машин.

7. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Т.1-3 – М.:Машиностроение, 1978.

8. Федоренко В.А., Шошин А.И. Справочник по машиностроительному черчению. – Л.: Машиностроение, 1988.

39