6. Расчет быстроходного вала на сопротивление усталости.

В опасном сечении определяем запасы усталостной прочности и сравниваем их с допускаемыми. Определяем запас усталостной прочности по изгибу

(5.1.24)

и кручению

(5.1.25)

где σ_-1 = 0,4·900 = 368 МПа – предел контактной выносливости при изгибе;

τ_-1 = 0,2·900 = 184 МПа – предел контактной выносливости при кручении;

σ_а и τ_а – амплитуда цикла при изгибе и кручении.

При симметричном цикле и работе вала без реверса σ_а = σ_изг=25.44; σ_m = 0.

τ_m = τ_а = 0.5·τ_кр=0.5·13.4=6.7 МПа

σ_изг – напряжение изгиба в рассматриваемом сечении, МПа;

τ_кр – напряжение кручения в рассматриваемом сечении, МПа.

(5.1.26)

(5.1.27)

где d – диаметр вала в опасном сечении (d_f1 или d_п), мм;

K_σ=1.7 – эффективный коэффициент концентраций напряжений при изгибе;

K_τ=1.4 – эффективный коэффициент концентраций напряжений при кручении;

K_d=0.85 – коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения вала;

K_ν=1 – коэффициент влияния поверхностного упрочнения;

ψ_σ = 0,1 и ψ_τ = 0,05 – коэффициенты чувствительности к асимметрии цикла напряжений;

W_σ – момент сопротивления сечения вала при изгибе;

W_τ – момент сопротивления сечения вала при кручении.

Обобщенный коэффициент запаса усталостной прочности в опасных сечениях определяют по уравнению Гофа и Полларда:

(5.1.28)

где [S] = 1.2-2.5 – допускаемый коэффициент запаса усталостной прочности.

2. Конструктивная разработка и расчет тихоходного вала.

   1. Выбор муфты.

Ориентировочно определяем диаметр участка вала под посадку муфты.

(5.2.1)

где [τ] – допускаемое напряжение на кручение для материала вала – 15 МПа;

Т₂ – крутящий момент на тихоходном валу, Нм;

Выбор муфты производим в зависимости от диаметра вала d_m.

Принимаем d_m= 41 мм; l_m= 110 мм; D_M= 120 мм.

Проверяем правильность выбора муфты.

(5.2.2)

Муфта выбрана правильно.

где Т₂ – крутящий момент на тихоходном валу, Нм;

К_р = 1.1 – коэффициент безопасности.

Рис.1.2. Муфты упругие втулочно-пальцевые ГОСТ 21424-93

2. Разработка эскиза тихоходного вала.

Принимаем диаметр под уплотнение равным диаметру под подшипник (d_п принимать целым числом и кратным 5):

d_y = d_п = d_m+2t = 41+2·2,8 = 47 мм (5.2.3)

где t =2,8 – буртик

Принимаем d_п = 47мм.

По диаметру d_п выбираем ширину подшипника В (табл. 5.3)

В = 25 мм.

Определяем диаметр буртика под подшипник (табл. 5.1):

d_бп=d_п+2t=47+2·2, 8=53 мм (5.2.4)

Диаметр буртика под подшипник принимаем равным диаметру колеса:

d_бп=d_k=53мм

Диаметр буртика под колесо:

d_s = d_k+2t = 53+2·3 =59 мм (5.2.5)

Длину вала под уплотнение с учетом ширины манжеты, зазоров и толщины крышки принимаем: .

Определяем зазор Х между колесами и корпусом:

(5.2.6)

Принимаем Х = 8 мм.

Расстояние между опорами:

(5.2.7)

Длина консольного участка вала:

(5.2.8)