4.3.4. Подбор посадки подшипника
Для левой опоры:
Внутреннее кольцо подшипника вращается, нагружение циркуляционное.
по таблице
7.8 [2 c.131] выбирается поле
допуска на вал
Нагружение наружного кольца подшипника - местное
По таблице 7.9 [2 c.131] выбирается поле допуска на отверстие H7.
Для левой опоры:
Внутреннее кольцо подшипника вращается, нагружение циркуляционное.
по таблице 7.8 [2 c.131] выбирается поле допуска на вал
Нагружение наружного кольца подшипника - местное
По таблице 7.9 [2 c.131] выбирается поле допуска на отверстие H7.
4. Проверочный расчет валов на прочность.
Проверку статической прочности выполняют в целях предупреждения пластических деформаций в период действия кратковременных перегрузок.
Уточненные расчеты на сопротивление усталости отражают влияние разновидности цикла напряжений, статических и усталостных характеристик материалов, размеров, формы и состояния поверхности.
4.1Расчет быстроходного вала
Расчетная схема представлена на рис.1:
Исходные данные для расчета вала.
Консольная сила, Н:
Момент на быстроходном валу, Н*м:
Силы в червячном зацеплении, Н:
Реакции в опорах (определены при
расчете подшипников),
Н:
Плечи приложения реакций и сил, мм:
Коэффициент перегрузки:
Вал изготовлен из стали марки 40X
без поверхностного упрочнения.
Временное сопротивление, МПа:
Предел текучести, МПа:
Предел текучести при кручении, МПа:
Пределы выносливости, МПа:
- при изгибе:
- при кручении:
Коэффициент чувствительности к
асимметрии цикла нагружения:
Минимальный запас прочности по пределу
текучести:
4.1.1. Определение внутренних силовых
факторов.
CечениеI-I.
Изгибающие моменты, Н*м:
- в плоскости YOZ:
- в плоскости XOZ (слева от сечения):
- в плоскости XOZ (справа от сечения):
Суммарный изгибающий момент, Н*м:
Момент от консольной силы, Н*м:
Максимальный изгибающий момент, Н*м:
Крутящий момент, Н*м:
Осевая сила, Н:
Сечение II-II.
Момент от консольной силы, Н*м:
Максимальный изгибающий момент, Н*м:
Крутящий момент, Н*м:
Осевая сила, Н:
Сечени III-III.
Крутящий момент, Н*м:
4.1.2. Определение геометрических
характеристик опасного сечения.
Cечение I-I.
Параметры шпоночного соединения,мм:
Моменты сопротивления при расчете,
мм3:
- на изгиб:
- на кручение:
Площадь поперечного сечения, мм2:
Cечение II-II.
Диаметр вала, мм:
Моменты сопротивления при расчете,
мм3:
- на изгиб:
- на кручение:
Площадь поперечного сечения, мм2:
Cечение III-III.
Параметры шлицевого соединения, мм:
Моменты сопротивления при расчете,
мм3:
- на изгиб:
- на кручение:
Площадь поперечного сечения, мм2:
7.3.3. Расчет вала на статическую прочность.
Cечение I-I.
Напряжения в опасном сечении, МПа:
Частные коэффициенты запаса прочности
по нормальным и касательным напряжениям:
Общий коэффициент запаса по пределу
текучести:
Cечение II-II.
Напряжения в опасном сечении, МПа:
Частные коэффициенты запаса прочности
по нормальным и касательным напряжениям:
Общий коэффициент запаса по пределу
текучести:
Cечение III-III.
Напряжения в опасном сечении, МПа:
Частный коэффициент запаса прочности
по касательным напряжениям:
Вывод: Статическая прочность
вала обеспечена, в опасных сечениях
общий коэффициент запаса прочности
больше допускаемого.
7.3.4. Расчет вала на сопротивление
усталости.
Cечение I-I.
Амплитуды напряжений и средние напряжения
цикла, МПа:
Червячное колесо установлено на валу
с натягом. Концентратор напряжения в
сечении I-I - посадка с натягом.
Отношение коэффициентов для посадки
с натягом:
Параметр шероховатости поверхности,
мкм:
Коэффициенты влияния качества
поверхности:
Поверхность вала - без упрочнения.
Коэффициент влияния поверхностного
упрочнения:
Коэффициенты снижения пределов
выносливости:
Пределы выносливости вала в рассматриваемом
сечении, МПа:
Коэффициент влияния асимметрии цикла:
Коэффициенты запаса по нормальным и
касательным напряжениям:
Коэффициент запаса прочности в
рассматриваемом сечении:
Cечение II-II.
Амплитуды напряжений и средние напряжения
цикла, МПа:
Внутренне кольцо подшипника качения
установлено на валу с натягом. Концентратор
напряжений в сечении - посадка с натягом.
Отношение коэффициентов для посадки
с натягом:
Параметр шероховатости поверхности,
мкм:
Коэффициенты влияния качества
поверхности:
Поверхность вала - без упрочнения.
Коэффициент влияния поверхностного
упрочнения:
Коэффициенты снижения пределов
выносливости:
Пределы выносливости вала в рассматриваемом
сечении, МПа:
Коэффициент влияния асимметрии цикла:
Коэффициенты запаса по нормальным и
касательным напряжениям:
Коэффициент запаса прочности в
рассматриваемом сечении:
Cечение III-III.
Амплитуды напряжений и средние напряжения
цикла, МПа:
Для передачи вращающего момента на
консольном участке вала предусмотрена
шпонка, которая и является концентратором
напряжений.
Коэффициенты влияния абсолютных
размеров:
Эффективные коэффициенты концентрации
напряжений:
Параметр шероховатости поверхности,
мкм:
Коэффициенты влияния качества
поверхности:
Поверхность вала - без упрочнения.
Коэффициент влияния поверхностного
упрочнения:
Коэффициент снижения предела выносливости:
Предел выносливости вала в рассматриваемом
сечении, МПа:
Коэффициент влияния асимметрии цикла:
Коэффициенты запаса по нормальным и
касательным напряжениям:
Вывод: сопротивление усталости
вала обеспечено, во всех опасных сечениях
коэффициент запаса прочности больше
допускаемого.
