8. Проверочный расчет на усталостную прочность (выносливость) выходного вала редуктора

8.1. Схема нагружения вала (силы, действующие в зацеплении конической передачи):

Усилия, действующие в цилиндриеском зацеплении:

окружное:

радиальное:

осевое H.

Радиальная нагрузка на вал от муфты:

(8.1.1)

где m=0,2- для зубчатой муфты

Реакции опор в двух плоскостях:

а) в вертикальной плоскости :

(8.1.2)

(8.1.3)

Проверка правильности определения реакций:

(8.1.4)

б) в горизонтальной плоскости

:

(8.1.5)

(8.1.6)

Проверка правильности определения реакций:

(8.1.7)

8.2. Изгибающие моменты в плоскостях:

Изгибающие моменты в горизонтальной плоскости:

(8.2.1)

И згибающие моменты в вертикальной плоскости:

8.3. Эпюра суммарных изгибающих моментов:

Результирующие изгибающие моменты, приведенные в одну плоскость в сечения: под зубчатым колесом (1); и сечение возле подшипников (2)

(8.3.1)

8.4. Эпюра крутящих моментов.

Все эпюры крутящих и изгибающих моментов представлены на рисунке 8.1

8.5. Суммарные реакции в опорах: (приведенные в одну плоскость), которые потребуются при подборе подшипников:

(8.4.1)

(8.4.2)

8.6. Характеристики материала вала:

Опасным сечением вала является: 1, в котором действует максимальный крутящий и изгибающий моменты. Диаметр вала в этом сечении 68 мм, сечение ослаблено шпонкой, которая в то же время является концентратором напряжений.

Выбираем материал вала: Ст.40.

Механические свойства стали:

предел выносливости при изгибе ,

предел выносливости при кручении ,

коэффициент чувствительности при изгибе

коэффициент чувствительности при кручении

8.7. Нормальные напряжения:

(8.7.1)

8.8. Касательные напряжения от нулевого цикла:

(8.8.1)

8.9. Эффективные коэффициенты концентраций напряжений:

Для стали 40 с

Коэффициенты концентрации напряжений для шпоночной канавки

8.10. Масштабные факторы для вала:

и

принимаем R_a=1,25 (шероховатость поверхности) =>

8.11. Коэффициент безопасности только по изгибу:

(8.11.1)

8.12. Коэффициент безопасности только по кручению:

(8.11.2)

8.13. Общий коэффициент безопасности:

(8.12.1)

где - нормативный коэффициент безопасности, таким образом, прочность обеспечена.

Рисунок 8.1 - Эпюры