14. Расчет выходного вала.

14.1. Расчет подшипников на долговечность.

Рис.4. Схема выходного вала, эпюры моментов.

На выходном валу установлены роликовые конические подшипники №7218: d=100мм,D=160мм, B=31мм, Т=32,5мм, C=158кН. Реакции в опорах равны:

Рассчитаем подшипники на долговечность:

e=0,43,,.

Тогда

Принимаем .

, где;

Рассчитываем наиболее нагруженный второй подшипник:

Долговечность подшипников обеспечена.

14.2. Проверочный расчет вала на прочность.

С учетом рассчитанных значений реакций в опорах построим эпюры изгибающих и крутящих моментов для вала.

Схема нагрузок в вертикальной и горизонтальнойплоскостях приведена на рисунке.

Значение максимального момента:

Эпюры изгибающих и крутящих моментов вала приведены на рисунке схематично без соблюдения масштаба.

Вал изготовлен из стали 20Х2Н4А, имеющей

Проверим запас прочности по пределу выносливости в сечении 5(по максимальному моменту).

Моменты сопротивления изгибу и кручению:

Концентраторы напряжения отсутствуют, следовательно, ,.

Коэффициент качества поверхности при чистовой обработке, согласно табл. 13 [4], принимаем .При отсутствии упрочнения поверхности .

Тогда коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении будут равны:

Значения масштабного фактора для вала d = 100 ммпо табл. 12 [4]:

Напряжения изгиба будут равны

Принимаем: и.

Коэффициент запаса прочности при изгибе:

Напряжения кручения в сечении:

Принимаем: и.

Коэффициент запаса прочности при кручении:

Общий запас прочности по усталости:

Таким образом, запас усталостной прочности в рассматриваемом сечении достаточен.

Проверим запас прочности по пределу выносливости в сечении 6 (шлицевое соединение).

Момент сопротивления по

изгибу

кручению

Значения масштабного фактора для вала d = 78 ммпо табл. 12 [4]: .

Поверхности вала будут обработаны с чистотой не ниже 6 класса по ГОСТ 2789-59. Коэффициент качества поверхности при тонком точении . При отсутствии упрочнения поверхности. Тогда коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении будут равны:

Коэффициенты, учитывающие влияние асимметрии цикла изменения напряжений при изгибе и кручении, определяются по формулам:

Напряжения кручения в сечении:

- коэффициент динамичности при перегрузках.

Принимаем: и

Коэффициент запаса прочности при кручении:

Таким образом, запас усталостной прочности в рассматриваемом сечении достаточен.

15. Расчет шлицевых соединений

Шлицевые соединения рассчитываются на напряжения смятия:

.

Здесь ;

- коэффициент неравномерности нагрузки,

- модуль

- длина шлицев.

Входной вал:

Модуль m=3 мм; число зубьев z=11; L=37 мм.

, т.е. необходимое условие прочности выполняется.

Промежуточный вал:

Модуль m=3 мм; число зубьев z=17; L=46мм.

, т.е. необходимое условие прочности выполняется.

Модуль m=3 мм; число зубьев z=23; L=34 мм.

, т.е. необходимое условие прочности выполняется.

Выходной вал:

Модуль m=3 мм; число зубьев z=25; L=65мм.

, т.е. необходимое условие прочности выполняется.

Работоспособность шлицевых соединений обеспечена.