11.2 Проверочный расчет стяжных винтов подшипниковых узлов Стяжные винты рассчитывают на прочность по эквивалентным напряжениям на совместное действие растяжения и кручения.

Сила приходящаяся на один винт

F_в = 0,5D_Y = 0,5∙1735 = 868 H

Принимаем коэффициент затяжки К_з = 1,5 – постоянная нагрузка, коэффициент основной нагрузки х=0,3 – для соединения чугунных деталей без прокладки.

Механические характеристики материала винтов: для стали 30 предел прочности σ_в = 500 МПа, предел текучести σ_т = 300 МПа; допускаемое напряжение:

[σ] = 0,25σ_т = 0,25∙300 = 75 МПа.

Расчетная сила затяжки винтов

F_p = [K_з(1 – х) + х]F_в = [1,5(1 – 0,3) + 0,3]868 = 1171 H

Определяем площадь опасного сечения винта

А = πd_p²/4 = π(d₂ – 0,94p)²/4 = π(12 – 0,94∙1,75)²/4 = 84 мм²

Эквивалентное напряжение

σ_экв = 1,3F_p/A = 1,3∙1171/84= 18,1 МПа < [σ] = 75 МПа

11.3 Уточненный расчет валов

Быстроходный вал

Быстроходный вал

Рассмотрим сечение, проходящее под червяком. Концентрация напряжений обусловлена нарезкой витков червяка.

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 = (174,7² + 44,9²)^0,5 = 180 Н·м

Осевой момент сопротивления

W = πd_f1³/32 = π38³/32 = 5,39·10³ мм³

Полярный момент сопротивления

W_p = 2W = 2·5,39·10³ = 10,8 мм

Амплитуда нормальных напряжений

σ_v = M_и/W =180,0·10³/5,39·10³ = 33,5 МПа

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

_v = _m = T₂/2W_p = 15,6·10³/10,8·10³ = 1,9 МПа

Коэффициенты:

k_σ = 1,65; k_ = 2.55

_σ =0.87; _ = 0,76

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

s_σ = σ_-1/(k_σσ_v/_σ) = 335/(1,65·33,5/0,87) = 5,3

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

s_ = _-1/(k__v/_ + _ _m) = 195/(2,55·1,9/0.76 + 0,1·1,9) = 29,7

Общий коэффициент запаса прочности

s = s_σs_/(s_σ² + s_²)^0,5 = 5,3·29,7/(5,3² + 29,7²)^0,5 = 5,1 > [s] = 2,5

Тихоходный вал

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

Материал вала сталь 45, улучшенная: _В = 930 МПа [2c34]

Пределы выносливости:

• при изгибе _-1  0,43_В = 0,43930 = 400 МПа;

• при кручении _-1  0,58_-1 = 0,58400 = 232 МПа.

Суммарный изгибающий момент: М_и = 806,7 Н·м.

Осевой момент сопротивления

W = πd³/32 = π60³/32 = 21.2·10³ мм³

Полярный момент сопротивления

W_p = 2W = 2·21,2·10³ =42,4 мм

Амплитуда нормальных напряжений

σ_v = M_и/W = 806,7·10³/21,2·10³ = 38,1 МПа

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

_v = _m = T₂/2W_p =437·10³/2·42,4·10³ = 6,3 МПа

Коэффициенты:

k_σ/_σ = 3,8; k_/_ = 0,6 k_σ/_σ + 0,4 = 0,6·3,8 + 0,4 = 2,7

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

s_σ = σ_-1/(k_σσ_v/_σ) = 400/3,8·38,1 = 2,8

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

s_ = _-1/(k__v/_ + _ _m) = 232/(2,70·6,3 + 0,1·6,3) =13,2

Общий коэффициент запаса прочности

s = s_σs_/(s_σ² + s_²)^0,5 = 2,8·13,2/(2,8² +13,2²)^0,5 = 2,7 < [s] = 2,5