8.3. Ведомый вал.
Из предыдущих расчетов имеем: окружная сила РТ = 6072Н;
радиальная сила РrТ = 2302Н;
осевая сила РаТ = 1770Н.
Из первого этапа компоновки имеем: l5 = 80мм; d4 = 417мм.
n3 = 30,3об/мин.; Мкр3 = 1260·103Нмм.
Находим реакции опор:
В плоскости XZ:
.
В плоскости YZ:
Составляем уравнение равновесия относительно точки 6:
;
.
Составляем уравнение равновесия относительно точки 5:
:
.
Проверка:
;
,
.
Суммарные реакции:
;
.
Подбираем подшипники по наиболее нагруженной опоре 6. Намечаем подшипники радиальные однорядные по ГОСТ 8338-75, легкая серия.
Обозначение подшипника 214:
d= 70мм; D = 125мм; В = 24мм; С =47,9кН; С0 = 37,4кН.
Эквивалентная нагрузка, необходимая для определения расчетной долговечности, рассчитывается по формуле:
,
где радиальная
нагрузка
4601,3Н;
осевая нагрузка
=1770Н;
; = 1; = 1.
Для подбора X
и Y
вычислим отношение
.
Этой величине соответствует е 0,43.
Отношение
.
Расчетная долговечность, млн.об.:
млн.об.;
Расчетная долговечность, ч.:
ч.
Для построения эпюр действующих моментов определяем значения изгибающих моментов.
В плоскости XZ
Участок 5.
при : ;
при
:
.
Участок
.
;
при : ;
при
:
.
В плоскости YZ
Участок
.
;
при : ;
при
:
.
Участок .
;
при : ;
при
:
.
Рис.4. Расчетная схема ведомого вала
9. Проверка прочности шпоночных соединений.
Шпонки выбираем призматические со скругленными торцами. Размеры сечений шпонок, пазов и длины по ТССЭВ 189-75. Материал шпонок – сталь 45, нормализованная. Проверка прочности шпоночных соединений проводится по формуле:
.
Допускаемое
напряжение на смятие при чугунной
ступице
,
стальной ступице
.
Длину шпонки выбираем так, чтобы она
была несколько меньше длины ступицы на
(5…10 мм).
Параметры призматических шпонок выбираем
по таблице 10.1.[1].
9.1. Ведущий вал.
На ведущем валу проверяем шпонку под полумуфтой. Ее параметры:
;
;
;
;
.
Длина шпонки
(при
длине ступицы полумуфты МУВП 60мм).
Момент на ведущем валу
.
(полумуфты МУВП
изготавливают из чугуна марки СЧ 21).
Условие смятия выполнено.
9.2. Промежуточный вал.
На смятие будем проверять шпонку под колесом быстроходной ступени, поскольку шестерню изготавливаем заодно целое с валом. Параметры:
;
;
;
;
.
Длина шпонки
(при
длине ступицы колеса
).
Момент на промежуточном валу
.
.
Условие смятия выполнено.
9.3. Ведомый вал.
На смятие проверяем шпонку под колесом тихоходной ступени. Параметры:
;
;
;
;
.
Длина шпонки
(при
длине ступицы колеса
).
Момент на ведомом валу
.
.
Условие смятия выполнено.
10. Уточненный расчет валов.
Принимаем, что
нормальные напряжения от изгиба
изменяются по симметричному циклу, а
касательные от кручения – по отнулевому
(пульсирующему). Уточненный расчет
состоит в определении коэффициентов
запаса прочности п
для опасных сечений и сравнении их с
требуемыми значениями [п].
Прочность соблюдается при
При п
> 2,5
требуется расчет на жесткость.
10.1. Ведущий вал.
Материал вала тот же, что и для шестерни (шестерня выполнена заодно с валом) – сталь 45, термообработка – улучшение.
По таблице 3.3 [2]
при диаметре заготовки вала до 90мм
(
)
среднее значение
.
Предел выносливости
при симметричном цикле изгиба
.
Предел выносливости
при симметричном цикле касательных
напряжений
.
Сечение А – А.
В этом сечении при передаче вращающего момента от электродвигателя через муфту возникают только касательные напряжения. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.
Коэффициент запаса прочности определяется по следующей зависимости:
,
где амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла
.
При
;
;
.
;
.
Для углеродистых
и легированных сталей
.
Значение
выбираем
по таблице 11.2 [1]. Принимаем
=
1,68. Значение
выбираем по таблице 11.3 [1]. Принимаем
,
тогда
.
Такой большой коэффициент запаса прочности объясняется тем, что диаметр вала был увеличен при конструировании для соединения его муфтой с валом электродвигателя.