Ведущий вал

Из предыдущих расчетов имеем

F_t=3000 H; F_r=1090 H; F_B=1092 H; из компоновки l₁=72 мм; l₂=92 мм

Определение реакций в опорах подшипников

а) горизонтальная плоскость (X0Z)

– относительно опоры 2;

Н.

– относительно опоры 1;

Проверка:.

б)вертикальная плоскость (Y0Z) Н.

Строим эпюры по характерным точкам.

Горизонтальная плоскость. M_С=−R_X1l₁=−12430.072≈−89.5 Нм;

M₂=−Нм.

Вертикальная плоскость.M=−R_Y1l₁=−1500.072=−108 Нм.

Определяем суммарные радиальные реакции

Н;

Н.

Намечаем радиальные однорядные шариковые подшипники легкой серии 208 ГОСТ 833875 [1, c.393]: d=40 мм; D=80 мм; В=18 мм; С=32.0 кН и С₀=17.8 кН.

Эквивалентная нагрузка P_Э=P_r=1948 Н.

Расчетная долговечность, млн. об.

млн. об.

Расчетная долговечность, ч

ч,

где n₂=240 об/мин – частота вращения ведущего вала редуктора.

Рассчитанная долговечность подшипника значительно превосходит требуемую. Ставить на вал подшипники особо легкой или узкой серии не целесообразно вследствие их малой распространенности.

Дополнительная долговечность подшипников нужна, так как в процессе работы на валу редуктора могут появиться консольные нагрузки, которые значительно снижают срок службы подшипника.

Принимаем для ведущего вала однорядные шариковые подшипники легкой серии 208 ГОСТ 833875 [1, c.393].

Ведомый вал

Из предыдущих расчетов имеем

F_t=3000 H; F_r=1090 H;из компоновки l₂=74 мм.

Определение реакций в опорах подшипников

а) горизонтальная плоскость (X0Z)

Н.

б)вертикальная плоскость (Y0Z) Н.

Строим эпюры по характерным точкам.

Горизонтальная плоскость. M_С=R_X3l₂=5450.074≈40.3Нм;

Вертикальная плоскость. M=R_Y3l₂=15000.074=111Нм.

Определяем суммарные радиальные реакции

Н;

Намечаем радиальные однорядные шариковые подшипники легкой серии 212 ГОСТ 833875 [1, c.393]: d=60 мм; D=110 мм; В=22 мм; С=52.0 кН и С₀=31.0 кН.

Эквивалентная нагрузка P_Э=P_r3=1340 Н.

Расчетная долговечность, млн. об.

млн. об.

Расчетная долговечность, ч

ч,

где n₃=200 об/мин – частота вращения ведущего вала редуктора.

Расчетная долговечность принятых подшипников больше установленной по ГОСТ 16162-85, равной 10000 часов [1, c.307] и требуемой по заданию и равной 25300 часов.

9. Проверка прочности шпоночных соединений

Материал шпонок - сталь 45 нормализованная.

Напряжение смятия определим по формуле

.

Допускаемые напряжения смятия при стальной ступице [_см]=100120 МПа.

Ведущий вал: d=35 мм; bh=108 мм; t₁=5 мм; длина шпонки l=70 мм; момент на ведущем валу T₂=15010³ Нмм;

MПа [_см].

Ведомый вал

Под посадкой полумуфты: d=55 мм; bh=1610 мм; t₁=6 мм; длина шпонки l=80 мм; момент на ведомом валу T₃=59010³Нмм;

МПа [_см].

Под колесом: d=65 мм; bh=1811 мм; t₁=7 мм; длина шпонки l=80 мм; момент на ведомом валу T₃=59010³Нмм;

МПа [_см].

Условие _см [_см]=100…120 МПа выполнено для всех шпоночных соединений.

10. Уточненный расчет валов

Ведущий вал

Материал вала тот же, что и для шестерни – сталь 45, улучшение. По табл. 3.3 [1, c.34] при диаметре заготовки 90120 мм (d_a1=108.00 мм) среднее значение_в=730 МПа.

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба

_–10.43_в=0.43730314 МПа.

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений

 _–10.58_–1=0.58314182 МПа.

Сечение А–А

Диаметр вала в этом сечении 35 мм. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки [1, c.165]: k_= 1.78 и k_=1.7; масштабные факторы_=0.86 и_=0.75 [1, c.166]; коэффициенты_0.2 и_0.1 [1, с.163, c.166].

Крутящий момент Т₂=15010³Нмм.

Изгибающий момент в горизонтальной плоскости

Нмм..

Момент сопротивления кручению (d=35 мм; b=10 мм; t₁=5 мм)

мм³.

Момент сопротивления изгибу

мм³.

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

МПа.

Амплитуда нормальных напряжений изгиба

МПа; среднее напряжение .

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

.

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения А–А

.

Сечение Б–Б

Концентрация напряжений обусловлена переходом от 35 мм к40 мм: при и коэффициенты концентрации напряжений k_=2.3 и k_=1.36 [1, c.163]; масштабные факторы_=0.86 и_=0.75 [1, c.166].

Изгибающий момент в горизонтальной плоскости

Нмм.

Осевой момент сопротивления

мм³.

Полярный момент сопротивления

мм³.

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

МПа.

Амплитуда нормальных напряжений изгиба

МПа; среднее напряжение .

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

.

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения Б–Б

.

Сечение В–В

Концентрация напряжений обусловлена посадкой подшипника с гарантированным натягом [1, c.166] d_п=40 мм; и ; принимаем_=0.2 и_=0.1.

Изгибающий момент Нмм

Осевой момент сопротивления

мм³.

Полярный момент сопротивления

мм³.

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

МПа.

Амплитуда нормальных напряжений изгиба

МПа; среднее напряжение .

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

.

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения В–В

.

Сводим результаты проверки в таблицу:

Сечение	А–А	Б–Б	B–B
Коэффициент запаса s	7.2	7.4	5.0

Полученные значения запасов прочности для сечений ведущего вала выше допускаемых [s]=2.5 [1, с.162].