11.3 Уточненный расчет валов Быстроходный вал

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

Материал вала сталь 45, улучшенная: _В = 780 МПа [3 c. 34]

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 = (73,4² +14,7²)^1/2 = 74,9 Н·м

Осевой момент сопротивления

W = πd³/32 = π35³/32 = 4,21·10³ мм³

Полярный момент сопротивления

W_p = 2W = 2·4,21·10³ = 8,42 мм

Амплитуда нормальных напряжений

σ_v = M_и/W = 74,9·10³/4,21·10³ = 17,8 МПа

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

_v = _m = T₁/2W_p = 28,35·10³/8,42·10³ = 4,6 МПа

Коэффициенты [3 c. 165]:

k_σ/_σ = 3,4; k_/_ = 0,6 k_σ/_σ + 0,4 = 0,6·3,4 + 0,4 = 2,44

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

s_σ = σ_-1/(k_σσ_v/_σ) = 335/3,4·17,8 = 5,5

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

s_ = _-1/(k__v/_ + _ _m) = 195/(2,44·4,6 + 0,1·4,6) = 16,7

Общий коэффициент запаса прочности

s = s_σs_/(s_σ² + s_²)^0,5 = 5,5·16,7/(5,5² + 16,7²)^0,5 = 5,1 > [s] = 1,5

Тихоходный вал

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

Материал вала сталь 40X, 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 = (267,2² + 97,2²)^1/2 =284,3 Н·м

Осевой момент сопротивления

W = πd³/32 = π35³/32 = 4,21·10³ мм³

Полярный момент сопротивления

W_p = 2W = 2·4,21·10³ = 8,42 мм

Амплитуда нормальных напряжений

σ_v = M_и/W = 284,3·10³/4.21·10³ = 67,5 МПа

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

_v = _m = T₂/2W_p =85,29·10³/2·8.42·10³ = 7,0 МПа

Коэффициенты [3 c. 165]:

k_σ/_σ = 3,2; k_/_ = 0,6 k_σ/_σ + 0,4 = 0,6·3,2 + 0,4 = 2,32

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

s_σ = σ_-1/(k_σσ_v/_σ) = 400/3,6·67,5 = 1,65

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

s_ = _-1/(k__v/_ + _ _m) = 232/(2,32·7,0 + 0,1·7,0) =13,7

Общий коэффициент запаса прочности

s = s_σs_/(s_σ² + s_²)^0,5 = 1,65·13,7/(1,65² +13,7²)^0,5 = 1,64> [s] = 1,5

12. Технический уровень редуктор Условный объем редуктора

V = LBH = 350∙245∙250 = 21∙10⁶ мм³

L = 350 мм – длина редуктора;

В = 245 мм – ширина редуктора;

Н = 250 мм – высота редуктора.

Масса редуктора

m = φρV∙10^-9 = 0,50∙7300∙21∙10⁶∙10^-9 = 78 кг

где φ = 0,50 – коэффициент заполнения редуктора

ρ = 7300 кг/м³ – плотность чугуна.

Критерий технического уровня редуктора

γ = m/T₂ = 78/85,29 = 0,66

При γ > 0,2 технический уровень редуктора считается низким, а редуктор морально устаревшим.

Литература

1. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин.–М.: Высш. шк., 1991.–432 с.

2. Курсовое проектировании деталей машин. /С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин и др. – М.: Машиностроение, 1988. – 416 с.

3. Чернилевский Д.В. Проектирование деталей машин и механизмов. – М.: Высш. шк. 1980.

4. Леликов О.П. Курсовое проектирование. – М.:Высш.шк.,1990.

5. Дунаев Н.В. Детали машин. Курсовое проектирование. – М.:Высш. шк., 2002.

6. Альбом деталей машин.

7. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Т.1-3 – М.:Машиностроение, 1978.

8. Федоренко В.А., Шошин А.И. Справочник по машиностроительному черчению. – Л.: Машиностроение, 1988.