4.4.2. Расчёт подшипников выходного вала на долговечность.

1. Роликовые конические однорядные, легкой серии 7208А ГОСТ 27365-87.

Диаметр посадочных поверхностей вала d=40 мм.

Грузоподъёмность

Ресурс привода ч.

2. Максимально длительно действующие силы R_a=1088,36Н, R_b=1576,8Н, F_X= F_a =0. (4.80)

где -осевая сила,

R_a и R_b –суммарные реакция на опорах.

Осевые состовляющие от радиальных нагрузок:

3. Отношение:

Факторы нагрузки:

(4.81)

4. Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка.

Для первой опоры:

(4.82)

Для второй опоры:

(4.83)

В этой формуле V-коэффициент вращения кольца: при вращении внутреннего кольца подшипника относительно направления радиальной нагрузки. -коэффициент зависящий от температуры подшипника.

5. Для более нагруженной опоры B определяем требуемую грузоподъёмность подшипника:

(4.84)

где -частота вращения кольца.

-требуемая долговечность.

6. Определяем базовую долговечность подшипника опоры B:

об.) (4.85)

7. Переведём в базовую долговечность опоры B из мил. об. в часы.

(4.86)

Следовательно, подшипники подходят.

4.4.3. Расчет выходного вала на сопротивление усталости.

Материал выходного вала сталь 40ХН, улучшенная, ,

При расчете на прочность для опасных сечений, в которых концентраторами напряжений являются ступенчатые переходы с гантелью и участок со ступицей колеса, определяют запасы усталости и сравнивают их с допускаемыми. Для проведения расчёта построим эпюру суммарного изгибающего момента, действующего на выходной вал. При совместном действии напряжений кручения и изгиба запас сопротивления усталости определяется по формуле:

, (4.87)

где

- запас сопротивления усталости только по изгибу, (4.88)

- запас сопротивления усталости только по кручению. (4.89)

и - амплитуды переменных составляющих циклов напряжения, а

и - постоянные составляющие. Т.к. расчет выполняют условно по номинальной нагрузке, а циклы напряжений принимают симметричными для напряжений изгиба и от нулевыми для напряжений кручения, то

(4.90)

где - изгибающий момент, а Т=125,86 Нм - крутящий момент на выходном валу.

Опасные сечения:

1. А-А (шпоночный паз): , Т=125,86Н

2. Б-Б (галтель): , Т=125,86Н

3. В-В (место под подшипник): , Т=125,86Н

4. Г-Г (канавка для выхода шлифовального круга): , Т=125,86Н

5. Д-Д (шпоночный паз): , Т=125,86Н

Для первого опасного сечения:

Для второго:

Для третьего:

Для четвертого:

Для пятого:

и - коэффициенты, корректирующие влияние постоянной составляющей цикла напряжений на сопротивление усталости. Для легированных сталей и .

, - пределы выносливости. В соответствии с рекомендациями, изложенными на стр.165[6]:

и - эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении. В соответствии с рекомендациями, изложенными на стр.300 [7]:

для первого опасного сечения:

для второго опасного сечения:

для третьего опасного сечения:

для четвертого опасного сечения:

для пятого опасного сечения:

и - масштабный фактор и фактор шероховатости. В соответствии с рекомендациями, изложенными на стр.301 [7]:

для первого опасного сечения:

для второго опасного сечения:

для третьего опасного сечения:

для четвертого опасного сечения:

для пятого опасного сечения:

- это минимально необходимый запас прочности.

Таким образом, для первого сечения получим:

Сечение имеет достаточный запас прочности по кручению.

Для второго сечения получим:

Сечение имеет достаточный запас прочности по кручению и изгибу.

Для третьего сечения получим:

Сечение имеет достаточный запас прочности по кручению и изгибу.

Для четвертого сечения получим:

Сечение имеет достаточный запас прочности по кручению и изгибу.

Для пятого сечения получим:

Сечение имеет достаточный запас прочности по кручению и изгибу.

Итак, в рассмотренных пяти сечениях условия усталостной прочности выполняются.