Проверка опасного сечения вала на усталостную прочность (выносливость)

Коэффициенты концентрации напряжений для заданного сечения:

;=+ 1,05 − 1= 2,22;

;=+ 1,05 − 1= 1,89,

где 1,65,1,40 − эффективные коэффициенты концентраций напряжений для данного сечения вала в зависимости от его формы по таблице 10.6 [3];

0,76 − коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения на предел выносливости по таблице 10.3 [3];

1,05 − коэффициент влияния шероховатости, по таблице 10.7 [3];

1 − коэффициент влияния поверхностного уплотнения, поверхность вала не упрочняется.

Амплитуда нормальных напряжений:

;= 13 МПа.

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

;= 13 МПа.

Коэффициент влияния асимметрии цикла для рассматриваемого сечения вала:

;= = 0,03, где0,05 − коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений по таблице 10.2 [3].

Пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении:

;= = 113 МПа;

;= 79 МПа;

где предел выносливости для материала вала при симметричном цикле изгиба;

предел выносливости для материала вала при кручении.

Расчетный запас выносливости по нормальным напряжениям изгиба:

;= 9.

Расчетный запас выносливости по касательным напряжениям кручения:

;= = 6.

Расчетный коэффициент запаса прочности:

;S = = 5,0 >,

где - допускаемый запас усталостной прочности.

Условие усталостной прочности выполняется.

14. Проверка прочности шпоночных соединений

9. Шпонка призматическая

Проверка шпоночных соединений по критерию сопротивления смятия боковых поверхностей шпонки:

, где

Т– передаваемый момент, Нм;

d – диаметр вала, мм;

– расчетная длина шпонки (см. рис. 6.);

МПа допускаемое напряжение смятия (при стальной ступице).

Расчетное сопротивление смятия, на ведущем валу, под муфту:

σ_СМ = = = 58 МПа.

Расчетное сопротивление смятия, на ведущем валу, под шестерню:

σ_СМ = = = 30 МПа.

Расчетное сопротивление смятия, на ведомом валу, под колесо:

σ_СМ = = = 87 МПа.

Расчетное сопротивление смятия, на хвостовике ведомого вала:

σ_СМ = = = 80 МПа.

4. Параметры принятых призматических шпонок (ГОСТ 2360-78). Размеры в мм

d	Диаметр вала d		Сечение шпонки		Фаска	Глубина паза
	Свыше	До	b	h		Вала t1	Ступицы t2
55	50	58	16	14	0,25-0,4	9	5,4
70	65	75	20	18	0,4-0,6	11	7,4
80	75	85	22	20	0,6-0,9	12	8,4
60	58	65	18	16	0,25-0,3	9	5,4

15. Проверка долговечности подшипников Ведущий вал

Определение суммарных реакций в подшипниках

= = 11975 Н;

= = 7860 Н.

Для опор АиВприняты роликовые радиально-упорные подшипники 7214:

F_а1 = Fx =790 Н – осевая сила;

С = 96000 Н – динамическая грузоподъемность;

е = 0,37 – параметр осевого нагружения;

Y = 1,624 – коэффициент осевой нагрузки;

Схема установки подшипников – врастяжку.

Осевые составляющие опорных реакций:

0,83 · 0,37 · 11975 = 3667 Н;

0,83 · 0,37 · 7860 = 2407 Н.

Расчетные осевые силы, нагружающие подшипники:

F_a(А)= Fх + Fb = 790+2407=3197Н;

F_a(B)=Fb= 2407 Н.

= = 0,27 <e, значитХ_(А)= 1,Y_(А)= 0.

= = 0,31 <e, значитХ_(В)= 1,Y_(В)= 0,

где V = 1,0 − коэффициент вращения (вращающееся внутреннее кольцо подшипника );

Эквивалентные динамические нагрузки на опоры А и В:

( 1,0 · 1 · 11975 + 0 ∙ 3197 ) · 1,3 · 1,0 = 15567 Н,

( 1,0· 1 · 7860 + 0 · 2407 ) · 1,3 · 1,0 = 10218 Н,

где Х – коэффициент радиальной нагрузки;

К_Т = 1,0 – температурный коэффициент (рабочая температура подшипников менее 100ºС);

К_Т = 1,3 − коэффициент безопасности (зубчатые передачи, редукторы всех типов).

P=mах{P_А;P_В}=mах{ 15567 ; 10218 }= 15567Н.

Расчетный срок службы подшипника:

,

где а₂₃ =0,65 – коэффициент, характеризующий совместное влияние на ресурс подшипника качества металла колец, тел качения и условий эксплуатации ( для конических)

р = 3,33 – показатель степени ( для роликовых конических подшипников)

L_h=0,65 ∙ ∙ = 6 301 часов > 6 000 часов.