7.Проверка долговечности подшипников.
7.1.Пространственная схема механизма.
Рис.7.1.Силовая
схема.
7.2. Вал промежуточный (2-3).
Исходные параметры: Fr2=704,4H;Fa2=372,52H;Ft2=2134,45H;Fr3=2325,49H;Fa3=1230,51H;Ft3=7050,56;a=51,14мм;b=176,09мм; с=51,68мм;d2==270,6мм;d3=80,19.
n=277,77
об/мин;tΣ=
ч.,Рисунок 7.2 - Расчетная
схема вала 1
7.2.1 Опорные реакции вала
Составляем уравнения моментов и определяем реакции в опорах.
Плоскость YOХ:
;
;
Проверка:
,
,
.
Проверка выполняется.
Плоскость ZOX:
;
;
Н.
;
;
Н.
Проверка:
,
,
.
Проверка выполняется.
Схема установки подшипников – враспор.
Суммарные радиальные реакции опор:
Н;
Н.
Рис.7.7 Схема установки и нагружения подшипников
Определяем
осевые составляющие от действия
радиальных сил
и
:
Н;
Н;
где e = 0,4 – коэффициент осевого нагружения.
Суммарные осевые реакции опор:
Принимаем
,
тогда из условия равновесия вала:
Н
Проверка:
:
,
условие выполняется.
Окончательно принимаем:
Н;
Н.
Вычисляем эквивалентные нагрузки:
Н;
Н;
Н;
Н.
где
-
коэффициент эквивалентности:
,
где параметры
и
определяем из циклограммы нагрузки;
8 Проверка прочности шпоночных соединений
Расчет проводим по напряжениям смятия:
,
Н/мм2
где
- вращающий момент, Н мм;
-
диаметр вала, мм;
-
глубина врезания шпонки в паз вала, мм;
-
высота шпонки, мм;
- длина шпонки, мм;
-
ширина шпонки, мм.
Размеры
,
,
принимаем по табл.24.29 /3.стр.432/.
Длину шпонки принимаем на 8-10 мм меньше длины ступицы колеса.
Проверяем шпонку, передающую крутящий момент от муфты на быстроходный вал 1:
Принимаем
шпонку
ГОСТ
23360-78
.
Проверяем шпонку, передающую крутящий момент от колеса 2 на промежуточный вал 2-3:
Принимаем
шпонку
ГОСТ
23360-78
.
Проверяем шпонку, передающую крутящий момент от колеса 4 на тихоходный вал4 -5:
Принимаем
шпонку
ГОСТ
23360-78
;
9 Уточненый расчет валов
Выполняем уточненный расчет промежуточного вала (2-3). Проверяем прочность вала в опасных сечениях на статическую прочность и на сопротивление усталости. Материал валов Сталь 45.
Опасные сечения вала: А-А – вал по шестерне; Б-Б – вал под колесом (шпоночный паз) см. п. 7.3.
Рисунок 9.1
9.1 Сечение a-a
9.1.1 Расчет на статическую прочность
В
расчете определяем нормальные
и
касательные
напряжения
в рассматриваемом сечении вала при
действии максимальных нагрузок:
;
,
где
-
суммарный изгибающий момент, Нм;
-
крутящий момент, Нм;
-
осевая сила, Н;
и
-
моменты сопротивления сечения вала при
расчете на изгиб и кручение, мм3;
-
площадь поперечного сечения, мм2.
,
где
- коэффициент, выбирается в зависимости
от смещения х и количества зубьевz,
принимаем
=0,99;
- диаметр центрального отверстия,
=0.
мм3;
мм3;
,
где
- коэффициент, выбирается в зависимости
от смещения х и количества зубьевz,
принимаем
=0,97;
мм2.
Нм;
Нм;
Н;
Н/мм2;
Н/мм2;
Частные
коэффициенты запаса прочности по
нормальным и касательным напряжениям
(пределы текучести
и
материала
):
;
;
- общий коэффициент
запаса прочности;
=2.
Вал пригоден к эксплуатации.
9.1.2 Расчет на сопротивление усталости
-
коэффициент запаса прочности,
где
и
-
коэффициенты запаса по нормальным и
касательным напряжениям.
Напряжения в опасных сечениях вычисляем по формулам:
;
,
где
-
результирующий изгибающий момент, Нм;
-
крутящий момент
.
Нм;
Н/мм2;
Н/мм2;
Пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении:
;
,
где
и
-
пределы выносливости гладких образцов
при симметричном цикле изгиба и кручения
(табл.10.2 /3.стр.185/);
и
-
коэффициенты снижения предела
выносливости.
;
,
где
и
-
отношение концентрации напряжений
(табл. 10.13 /3.стр.192/);
и
-
коэффициенты влияния абсолютных размеров
поперечного сечения (табл. 10.7 /3.стр.191/);
и
-
коэффициенты влияния качества поверхности
(табл.10.8 /3.стр.191/);
-
коэффициент влияния поверхностного
упрочнения (табл.10.9 /3.стр.191/)
;
;
Н/мм2;
Н/мм2;
;
;
где
-
коэффициент чувствительности к асимметрии
цикла напряжений в рассматриваемом
сечении;
- коэффициент чувствительности материала
к асимметрии цикла напряжений (табл.
10.2 /3.стр.185/);
- среднее напряжение цикла
.
=2.
Вал пригоден к эксплуатации.