4.2. Расчет подшипников тихоходного вала.
Исходные данные
Расчет подшипника выполняем для наиболее нагруженной опоры.
Подшипник № 215
Размеры подшипника: d = 75 мм, D = 130 мм, B = 25 мм
Динамическая грузоподъёмность C = 63,3 кН
Статическая грузоподъёмность C0 = 41 кН
Радиальная нагрузка на подшипник Fr = 2,55 кН
Осевая нагрузка на подшипник Fa = 1,181 кН
Частота вращения кольца подшипника n = 146,25 об/мин
Проверка работоспособности
Эквивалентная динамическая нагрузка:
P = Kб KТ (XVFr + YFa),
где X - коэффициент радиальной нагрузки;
Y - коэффициент осевой нагрузки;
Kб=1.3 – коэффициент безопасности (табл.9 [2]);
KТ - температурный коэффициент,
KТ=1 при
температуре подшипникового узла T
<100
;
V – коэффициент вращения,
V=1 при вращении внутреннего кольца подшипника.
Для шарикоподшипников радиальных однорядных параметр осевого нагружения e определяют по формуле из табл.10 [2]
е
=0.518
=
0.518(1,181/41)0.24= 0,221
Если
e
следует принять X=1,
Y=0.
При
>e
для этих подшипников принимают X
= 0.56, Y =
.
Окончательно
получим
=
=
0,165
e
X =1 Y = 0
P = 1,3.1(1.1.7,166 + 0) = 9,316 кН
Долговечность подшипника при максимальной нагрузке, ч:
Lh=
=
=
41064,8 ч
Lтр
где m=3 показатель степени кривой усталости для шарикоподшипников.
Если задан типовой режим нагружения, то эквивалентная долговечность подшипника
Lтр = 10000 ч.
Долговечность обеспечена
5. Определение опорных реакций изгибающих и крутящих моментов.
5.1. Быстроходный вал
5.2. Тихоходный вал
6. Уточненный расчет валов
6.1.Быстроходный вал
6.1.1. Сечение: В-В
Экспериментально установлено, что наиболее вероятным видом разрушения вала является усталостное разрушение при действии переменных напряжений. Расчет вала на усталостную прочность заключается в определении коэффициента запаса прочности S и сопоставлении его с допускаемым значением.
Определяем по формуле (2.5 [1]):
S
=
где
и
-
коэффициенты запаса прочности по
нормальным и касательным напряжениям.
Условие прочности вала имеет вид
S
[S]
где [S] - допускаемый коэффициент запаса прочности.
Рекомендуемое значение [S] =2…3.
Значения
и
определяют по формулам
=
=
22,08
=
=
72,13
где
и
- пределы выносливости материала при
симметричном цикле изгиба и кручения;
и
-
амплитуды напряжений цикла;
и
-
средние напряжения цикла,
и
- коэффициенты перехода от пределов
выносливости образца к пределам
выносливости детали,
и
-
коэффициенты чувствительности к
асимметрии цикла.
Значения
и
равны:
=
0.02(1+0.01
)=
0,2
=
0.5
=
0,1
Пределы выносливости материала при симметричном цикле изгиба и кручения определяются по следующим формулам:
=
0.35
+100= 415 МПа
=
0.58
=
240,7 МПа
здесь
-
предел прочности материала вала (табл.
1.5 [1])
При вычислении амплитуд и средних напряжений цикла принимают, что напряжения изгиба меняются по симметричному циклу, а касательные по наиболее неблагоприятному отнулевому циклу. В этом случае
=
=
11,4МПа
=
=
0,48МПа
=
=
=
2,27 МПа
Коэффициенты
=
(
+KF
-1)/KV,
=
(
+KF
-1)/KV,
где
и
- эффективные коэффициенты концентрации
напряжений
(табл.
2.5…4.5 [1]);
=
2,05
=
1,65
и
-
коэффициенты влияния размера поперечного
сечения вала;
=
=
0,67
=
=
0,67
KF - коэффициент влияния шероховатости поверхности, определяется по табл. 5.5 [1]:
KF= 1
KV - коэффициент влияния упрочнения.
При отсутствии упрочнения поверхности рассчитываемого участка вала принимают KV =1,8
В результате расчета получили:
=
1,7
=
1,37
=
22,08
=
72,13
S = 21,1
Усталостная прочность вала в сечении обеспечена.