При различных видах поверхностной обработки

Поверхностная обработка	Предел прочности, МПа	Коэффициент упрочнения kу
		Гладкие валы	Валы с концентрацией k<1,5	Валы с концентрацией k=1,8 –2,0
Закалка	600-800 800-1000	1,5-1,7 1,3-1,5	1,6-1,7 -	2,4-2,8 -
Азотирование	900-1200	1,1-1,25	1,5-1,7	1,7-2,1
Цементация	700-800 1000-1200	1,4-1,56 1,2-1,3	- 2,0	- -

Рис. 15. Коэффициенты влияния абсолютных размеров _.

-для сечении (z=а) :

;

.

Определим коэффициенты долговечности и[3]. Для этого рассчитаем эквивалентное число циклов при наибольшем значении показателя степени m = 9:

= 60  960  55000 ( 19 0,1 + 0,89 0,25 +

+ 0,69 0,65 ) = 6,8  106

Коэффициент долговечности < 1, следовательно,==1.

Поскольку вал не испытывает осевой нагрузки, то будем считать, что нормальные напряжения, возникающие в поперечном сечении вала, изменяются по симметричному циклу, т.е. , амплитуда цикла нормальных напряжений равна наибольшему номинальному напряжению изгиба, соответственно: для сечении (z=0); для сечении (z=а);

Исходя из неблагоприятных условий примем, что напряжения кручения изменяются по нулевому (пульсирующему) циклу, тогда:

- для сечении (z=0) МПа;

- для сечении (z=а) МПа;

Рис. 16. Эффективные коэффициенты концентрации

для валов с прорезями

Тогда коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям для сечении (z=0)

,

Для сечения (z=а) коэффициент запаса прочности определим по нормальным и касательным напряжениям соответственно по следующим формулам:

; П.

Окончательно получим для сечении (z=а) :

.

Поскольку допускаемые значения коэффициента запаса принимают [n]= 1,5 2,0, то условие достаточной прочности n  [ n ] выполняется.

8. Подбор подшипников качения

Для подбора подшипников выполняют эскизную компоновку и приближенно намечают расстояние между подшипниками, затем определяют суммарные реакции опор и. Выписывают из предварительно выполненных расчетов следующие параметры: наибольшие суммарные реакцииили, частоту вращения вала, диаметр вала цапфы под подшипники требуемую долговечность. По рассчитанному диаметру цапфы предварительно подбирают по таблице № ll с. 127 серию и размер подшипника и выписывают фактическую (табличную) динамическую грузоподъемность. Рекомендуется для опор быстроходного одноступенчатого цилиндрического редуктора предварительно выбрать подшипник средней серии, а для тихоходного - подшипник легкой серии.

Определяют эквивалентную динамическую нагрузку по формуле:

,

где коэффициент при вращении внутреннего кольца;

- коэффициент безотказности при легких толчках;

- температурный коэффициент при температуре подшипника до 1250С.

Затем из таблицы № VIII при известных иопределяется соотношение требуемой динамической грузоподъемности к эквивалентной нагрузке, где- табличное значение.

Требуемая динамическая грузоподъемность подбираемого подшипника будет:

.

В результате расчетов, если окажется, что , то предварительно выбранный подшипник подходит для данного вала редуктора. Если, то необходимо выбрать подшипник, имеющий большую динамическую грузоподъемность.

При проектирование машин подшипники качения не конструируют и не рассчитывают, а подбирают из числа стандартных по условным формулам. В наше случаи выбор подшипника нужно производить по динамической грузоподъемности С и диаметру участка вала на котором будет устанавливаться подшипник dn1, dn2.

C (потребная)  С (паспортная).

Для расчета на потребуется ресурс L в млн. оборотов.

для тихоходного вала:

для быстроходного вала:

Подсчитаем эквивалентные нагрузки:

Р = V  Rр  Kб  Кт,

где V – коэффициент вращения, зависящий от того, какое кольцо подшипника вращается (при вращении внутреннего кольца V = 1); Кб – коэффициент безопасности, учитывающий характер нагрузки (Кб = 1,3...1,5); Кт – температурный коэффициент (для стали ШХ15 при температуре до 100°С Кт = 1); Rр – силы возникающие в подшипнике (R = наибольше результирующей реакции опор вала).

для быстроходного вала:

Рр = 1  2943  1,5  1 = 4415 Н

для тихоходного вала:

R = 1578,5 H, т.к. наибольшая реакции опор на этом валу R = 1578,5 H.

Р = 1  1578,5  1,5  1 = 2368 Н

Динамическая грузоподъемности и ресурс связаны эмпирической зависимостью:

где а1 – коэффициент надежности (а1 = 1); а2 – обобщенный коэффициент совместного влияния качества металла и условий эксплуатации (для шарикоподшипника(кроме сферических) а2 = 0,7...0,8, для роликоподшипников: цилиндрических, шарикоподшипников сферических двухрядных а2 = 0,5...0,6, для роликоподшипников конических а2 = 0,6...0,7, для роликоподшипников сферических двухрядных а2 = 0,3...0,4).

для быстроходного вала:

для тихоходного вала:

По каталогам подшипников выбираем подходящим нам, руководствуясь динамической грузоподъемностью (С,Н) и диаметром подшипника под вал (d,мм):

для быстроходного вала:

dn1 = 40мм, С = 4423, наиболее подходящим является подшипник средней серии №308 (С = 31300 Н)

для тихоходного вала:

dn1 = 50мм, С = 2375 Н, наиболее подходящим является тот же подшипник средней серии №308 (С = 31300 Н)

Список литературы

1. Курсовое проектирование деталей машин /Под общ. ред. В.Н. Кудрявцева. - Л. : Машиностроение, 1984. - 400 с .

2. Анурьев В.И. Справочник конструктора - машиностроителя. М.: Машиностроение. 1979 . Т. 1. 728 с. ; Т. 2. 559 с. ; Т. 3. 557 с .

3. Кудрявцев В.Н. Детали машин. Л.:Машиностроение, 1980 . 464 с.

4. Гжиров Р.И. Краткий справочник конструктора. - Л . : Машиностроение. 1983 . - 464 с.

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ФАКУЛЬТЕТ СЕРВИСА АВТОТРАНСПОРТА, КОММУНАЛЬНОЙ И БЫТОВОЙ ТЕХНИКИ

Кафедра «Техническая механика»