12. Расчет промежуточного вала на усталостную прочность

12.1. Расчетная схема для промежуточного вала

Рисунок 12.1. Расчетная схема для промежуточного вала

Расчет и построение эпюр изгибающих моментов:

Плоскость XОY:

Сечение 1 (0  х e):

Сечение 2 (0xc):

Сечение 3 (0xc):

Сечение 4 (0xe):

Плоскость XОZ:

Сечение 1 (0xe)

Сечение 2 (0xc):

Сечение 3 (0xc)

Сечение 4 (0xe)

Определение результирующих изгибающих моментов

1. 

2. 

3. 

4. 

12.2. Расчет промежуточного вала на усталостную прочность

Принимается, что нормальные напряжения изменяются по симметричному циклу (рис. 12.2), а касательные напряжения - по пульсирующему циклу (рис. 12.3).

где -амплитуды переменных составляющих циклов напряжений,

-постоянные составляющие.

Для стали 40Х ([1] стр.140, табл. 8.8):

- предел прочности.

- предел текучести

Пределы выносливости:

Рисунок 12.2. Цикл изменения нормальных напряжений

Рисунок 12.3. Цикл изменения касательных напряжений

Определение опасного сечение вала.

Наиболее опасным является сечение, где действует максимальный суммарный изгибающий момент М = 359,7 Нм, и крутящий момент Т = 373,3 Нм, т.е. колесо быстроходной ступени.

Запас прочности рассчитывается по формуле:

запас прочности по нормальным напряжениям:

запас прочности по касательным напряжениям:

где - эффективный коэффициент концентраций напряжений при изгибе,табл. 10.11 [3]

- масштабный фактор,табл. 10.7 [3]

- фактор шероховатости поверхности,табл. 10.8[3]

- коэффициент, корректирующий влияние постоянной цикла напряжений на сопротивление усталости для легированной стали [5, стр. 620];

- эффективный коэффициент концентраций напряжений при кручении;

- коэффициент, корректирующий влияние постоянной цикла напряжений на сопротивление усталости.

Определим значение запаса усталостной прочности

Допускаемое значение запаса прочности принимается [s] = 1,5.

Условие усталостной прочности запишем в виде:

s[s]

s= 2,74 > [s] = 1,5

Таким образом, условие усталостной прочности выполняется

13. Расчет и конструирование корпусных деталей и крышек

К корпусным относятся детали, обеспечивающие взаимное расположение деталей узла и воспринимающие основные силы, действующие в машине. Корпусные детали получают методом литья или методом сварки.

Для изготовления корпусных деталей широко используют чугун, сталь, а при необходимости ограничения массы машин - легкие сплавы.

13.1. Корпус редуктора

Основные размеры, определяющие внешние очертания корпуса находят в функции толщины стенки . Размеры корпуса определяются числом и размерами размещенных в них деталях, относительным их расположением и величиной зазора между ними. Для удобства сборки корпус выполняют разъемным. Плоскость разъема проходит через оси валов.

Толщина стенки корпуса редуктора:

. Принимаем

Диаметр dрезьбы винта, соединяющего крышку и основание корпуса:

. Примем

Диаметр штифтов:

. Примем

Толщина внутренних ребер жесткости:

. Принимаем

13.2. Размеры конструктивных элементов внутреннего контура

Для соединения корпуса и крышки по всему контуру плоскости разъема редуктора выполняют специальные фланцы ([2] стр. 263).

Рисунок 13.1. Фланцы корпуса и крышки редуктора

. Принимается

. Принимается

13.3. Обоснование выбора конструкции манжетных уплотнителей

Резиновые армированные однокромочные манжеты с пружиной предназначены для уплотнения валов. Манжеты работают в минеральных маслах, воде, дизельном топливе при избыточном давлении до 0,05 МПа, скорости до 20 м/с и температуре от -60 до 170°С. Что удовлетворяет нашим условиям работы.

Манжету обычно устанавливают открытой стороной внутрь корпуса. К рабочей кромке манжеты в этом случае обеспечен хороший доступ смазочного масла.