6.3 Расчет тихоходного вала

Силы, действующие в зацеплении: F_t=12484.4(H), F_r=4543.9(H), F_a=2036.1(H), F_k=9626(H), T=1598(H*м)

Реакции в опорах от действия всех сил:

• Сечение A-A

Моменты сопротивления сечения вала при расчете на изгиб и кручение и площадь поперечного сечения:

Нормальные и касательные напряжения в рассматриваемом сечении при действии максимальных нагрузок:

Пределы текучести материала вала (Сталь 20Х ГОСТ 4543-71):

_T=400 МПа, _T=240 МПа.

Частные коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

Общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести при совместном действии нормальных и касательных напряжений :

Статическая прочность вала обеспечена , т.к S_T>S_T.

• Сечение Б-Б

Моменты сопротивления сечения вала при расчете на изгиб и кручение и площадь поперечного сечения:

Нормальные и касательные напряжения в рассматриваемом сечении при действии максимальных нагрузок:

Частные коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

Общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести при совместном действии нормальных и касательных напряжений :

Статическая прочность вала обеспечена , т.к S_T>S_T.

6.4 Расчет промежуточного вала на сопротивление усталости

Т.к. промежуточный вал подвержен наибольшим нагрузкам, то целесообразно провести расчет на сопротивление усталости. Требуется опеределить:

S_ , S_  коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям ;

_а , _а  амплитуды напряжений цикла ;

_m , _m  средние напряжения цикла;

_D , _D  коэффициенты чувствительности к асимметрии цикла для рассматриваемого сечения;

_-1D , _-1D  пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении;

_-1 , _-1  пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения;

К_D , К_{ D}  коэффициенты снижения предела выносливости;

К_ , К_  эффективные коэффициенты концентрации напряжений;

К_d , К_d  коэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения;

К_F , К_F  коэффициенты влияния качества поверхности;

K_V  коэффициент влияния поверхностного упрочнения;

_  коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений;

Параметры материала вала:

• Сечение А-А

Определим амплитуды напряжений и среднее напряжение цикла:

;

;

Концентратор напряжений в сечении – резьба червяка в зацеплении. Поэтому значения коэффициентов:

Пределы выносливости вала в данном сечении:

;

;

Коэффициент влияния асимметрии цикла:

Коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям:

Коэффициент запаса прочности:

допустимое значение S = 2 , т.к S > S прочность вала обеспечена.

• Сечение Б-Б

Определим амплитуды напряжений и среднее напряжение цикла:

;

;

Внутреннее кольцо подшипника качения установлено на валу с натягом. Концентратор напряжений в сечении — посадка с натягом. Поэтому значения коэффициентов:

Пределы выносливости вала в данном сечении:

;

;

Коэффициент влияния асимметрии цикла:

Коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям:

Коэффициент запаса прочности:

допустимое значение S = 2 , т.к S > S прочность вала обеспечена.

• Сечение В-В

Определим амплитуды напряжений и среднее напряжение цикла:

;

;

Для передачи вращающего момента на консольном участке вала предусмотрены шлицы, которые являются концентратором напряжений. Поэтому значения коэффициентов:

Предел выносливости вала в данном сечении:

;

Коэффициент влияния асимметрии цикла:

Коэффициент запаса по касательному напряжению в данном случае равен коэффициенту запаса прочности:

допустимое значение S = 2 , т.к S > S прочность вала обеспечена.