3.7. Вибір вальниць котіння

Для опор вала попередньо вибрані кулькові радіальні вальниці 307 за ГОСТ 8338 (табл. 11.9) з параметрами

- динамічна вантажність, - статична вантажність.

Для опори А, де діє осьова реакція при

За табл. 11.13 приймаємо

Відношення

що більше тоді для опори А

Для опори В, де відсутня осьова навантага, відношення

та

приймемо і (стор. 12, /10/).

Еквівалентна динамічна радіальна навантага для опор А та В:

де - еквівалентна навантага в опорі А;

- еквівалентна осьова навантага в опорі А;

- коефіцієнт при обертанні внутрішнього кільця вальниці;

- коефіцієнт еквівалентності для III режиму роботи;

- коефіцієнт безпеки для зубчастих передач при помірних поштовхах (табл. 11.17);

- температурний коефіцієнт при

- еквівалентна радіальна навантага в опорі В.

Подальший розрахунок ведемо для більш навантаженої опори.

Довговічність роботи вальниці

Потрібна динамічна вантажність вальниці

де - для кулькових вальниць.

Оскільки то попередньо намічена вальниця підходить з великим запасом.

Можна вибрати вальницю 107 за ГОСТ 8338 надлегкої серії:

з масою 0,16кг (/12/, с. 121).

Тоді при проектуванні швидкохідного вала враховуємо, що довжина його зменшиться на , що доцільно та економно.

3.8. Розрахунок вала на статичну міцність

Проводимо розрахунок вала в перерізі С (рис. 4), де знаходиться шестірня з діаметром

Момент опору при згинанні:

момент опору при крутінні:

площа перерізу:

Розрахункові максимальні навантаги в перерізі:

максимальний згинальний момент:

максимальний обертовий момент:

максимальна осьова навантага:

Максимальні напруги в розрахунковому перерізі:

напруги згинання і стиску:

напруга крутіння:

Коефіцієнти запасу міцності за нормальними і дотичними напругами:

Згинальний коефіцієнт запасу міцності за границею плинності:

Для сталі 40Х при і режимі роботи ІІІ допустиме значення загального коефіцієнта запасу за границею плинності (табл. 11.18).

Статична міцність вала забезпечена, оскільки

3.9. Розрахунок вала на витривалість

Проводимо розрахунок вала в точці С (рис. 4). Оскільки редуктор працює в нереверсивному режимі, приймаємо для вала, що напруга згинання змінюється за симетричним циклом, а напруга крутіння – за віднульованим циклом.

Визначення характеристик витривалості вала.

Коефіцієнти, які враховують вплив усіх факторів на витривалість, відповідно при згинанні і крутінні:

де - ефективні коефіцієнти напруг для зубчастих (шліцьових) відрізків вала (табл. 11.24, /10/) при

і (табл. 11.27, /10/), для вала

- коефіцієнт впливу якості обробки поверхні при розрахунку на згинання, для механічної обробки поверхні – точкою при при (табл. 11.29);

- коефіцієнт впливу якості обробки поверхні при розрахунку на крутіння;

- коефіцієнт впливу зміцнення при поверхневій обробці для випадку, коли поверхня вала зміцнюється (табл. 11.28), бо маємо вал-шестірню.

Коефіцієнти, які характеризують чутливість матеріалу до асиметрії циклу напруг, відповідно при згинанні і крутінні:

Амплітуди напруг циклу при згинанні і крутінні:

Середня напруга циклу при згинанні і крутінні:

Коефіцієнти запасу міцності при розрахунку на витривалість відповідно за нормальними і дотичними напругами:

Загальний розрахунковий коефіцієнт запасу міцності:

Для режиму роботи допустимий запас міцності за границею витривалості (табл. 11.18, /10/).

Втомна міцність вала забезпечена, оскільки

Розрахунок на жорсткість робити не будемо.

8.10. Розрахунок вала на жорсткість

Зведений діаметр ступінчастого вала в межах опор:

де - довжина відрізка

- довжина відрізка з

- довжина відрізка вала від шестірні до вальниці;

- довжина вала до опор.

Момент інерції перерізу:

Прогини вала від діючих на нього сил в місці встановлення шестірні /в точці С/ /табл. 11.30/:

від сили

де - модуль пружності;

від сили

від сили

від сили

Сумарний прогин в точці С

Допустимий прогин вала для циліндричних зубчастих передач:

Жорсткість вала забезпечена, поскільки

Кути повороту вала у вальницях /табл. 11.30/:

в опорі А

Сумарний кут повороту у вальниці опору А:

в опорі В:

Сумарний кут повороту у вальниці опори В:

Допустимий кут повороту вала для кулькових однорядних вальниць котіння

Таким чином, умови міцності і жорсткості вала виконуються.