8.3. Расчет вала на выносливость
Примем, что нормальные напряжения осей изгиба изменяется по симметричному циклу, а касательные осей кручения – по пульсирующему циклу. Определим коэффициент запаса прочности для опасного сечения вала и сравним с допускаемым значением запаса. Прочность соблюдается при:
S > [S] = 1,5…2,0
Коэффициенты запаса определяются по формулам:
,
где
- коэффициенты запаса соответственно
по нормальным и касательным напряжениям.
Они определяются по формулам:
; 
,
где
- пределы выносливости материала вала;
- амплитуда и среднее напряжение циклов
нормальных и касательных напряжений;
- эффективные коэффициенты концентрации
напряжений;
- коэффициенты, учитывающие влияние
асимметрии цикла.
Предел выносливости материала вала при симметричном цикле:
Моменты
сопротивления изгибу и кручению:
Амплитуда нормальных напряжений:
;
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:
.
Определяем коэффициенты запаса прочности:
В рассматриваемом случае условие S > [S] = 1,5…2,0 выполняется.
9.Расчет подшипников
9.1. Тихоходный вал
Исходные данные:
1) Назначаем шарикоподшипник радиально-упорный.
Тип 46305:
dп=35 мм; D=80 мм; С=34,3 кН; С0=26,9 кН
Находим значение осевых нагрузок
Следовательно,
;
3) Определяем эквивалентную динамическую нагрузку:
Здесь V-кинематический коэффициент учитывающий снижение долговечности при неподвижном внутреннем кольце подшипника.
В нашем случае V=1. Коэффициент безопасности Кδ определяется по рекомендациям в зависимости от характера при работе. При нагрузке без толчков принимаем Кδ=1,5; Кt температурный коэффициент, вводимый при температуре подшипникового узла t>100 oC, при , t<100 oC Кt=1.
Fr и Fa радиальная и осевая нагрузки на подшипники.
В нашем случае для подшипника I (D) имеем:
,тогда
Для подшипника II (C) имеем:
,
тогда
;
.
Так как наиболее нагруженным оказался подшипник II, то все дальнейшие расчеты будут производиться для этого подшипника.
Рассчитываем долговечность назначенного подшипника:
Таким образом принимаем подшипник для тихоходного вала серии 46305.
9.2. Быстроходный вал
Исходные данные:
1) Назначаем шарикоподшипник радиально-упорный.
Тип 36107:
dп=25 мм; D=62 мм; С=21,6 кН; С0=15,9 кН
Находим значение осевых нагрузок
Следовательно,
;
3) Определяем эквивалентную динамическую нагрузку:
В нашем случае для подшипника I (А) имеем:
,тогда
Для
подшипника II
(В) имеем:
,
тогда
;
.
Так как наиболее нагруженным оказался подшипник II, то все дальнейшие расчеты будут производиться для этого подшипника.
Рассчитываем долговечность назначенного подшипника:
Таким образом принимаем подшипник для быстроходного вала серии 36107.
10.Расчет на прочность шпоночного соединения
Быстроходный
вал. Звездочка-вал.
= 50 МПа, lp=40мм,
t2=3,3мм
Тихоходный вал. Колесо-вал. = 100 МПа, lp=30мм, t2=3,3мм
Тихоходный вал. Муфта-вал = 100 МПа, lp=12мм, t2=3,3мм
