3.3 Расчет вала на статическую прочность

Исходные данные: опасное сечение № ...; _и; _k; К_п; _т.

П роверить прочность вала по условию n_т = _т/( К_п^_и+3^_k)  [n]_т^***** 1,5…1,6.

Сделать вывод о прочности вала, а в случае получения неудовлетворительного результата доработать конструкцию вала в эскизном проекте путем либо снижения концентрации нагрузок, либо изменением размеров или материала вала; и расчеты повторить.

Пример расчетов вала на прочность – см. с. 14.

- 10 -

4. Подбор подшипников качения (пк).

Исходные данные: схема установки и типоразмер ПК (согласно эскизного проекта) и их каталожные характеристики: С и С₀ - грузоподъем­ность динамическая и статическая, n_max - предельная частота вращения, е - параметр нагружения, x и y - коэффициенты радиальной и осевой сил; R₁₍₂₎ и F_a - внешние радиальные и осевые силы на ПК; n - частота вращения ко­лец ПК; L_h– ресурс и t_р- температура ПК (редуктора); график нагружения (θ_i, λ_i); K_п.

Цель подбора - проверка работоспособности ПК по ресурсу или по грузоподъемности.

При n10 об/мин устраняют износ (выкрашивание) ПК, обеспечивая его ресурс L_ПК  L_h

L_h ≤ L_ПК = (С/F_Э)^.m ∙10⁶ ∙ а₁ ∙ а₂₃ /(60 ∙ n), час

где m - показатель степени усталости; m =3 -для шариковых ПК; m =10/3 -для роликовых;

а_{1 -} коэффициент учета надежности "р" ПК; a₁ = [ lg p / (-0,046)] ^0,67; при р = 0,9 … a₁=1;

а₂₃ - коэффициент условий работы и материалов ПК; для обычных условий и материалов значение а₂₃ см. в табл. 4;

F_Э - нагрузка, эквивалентная по повреждению действию радиальной R и полной осевой F_А сил на ПК, F_Э = (v^.x^.R + у^.F_А) ^.К_Б^.К_t^.К_E;

v – коэффициент вращения; v = 1 при вращении внутреннего кольца ПК, иначе – v = 1,2;

К_Б – коэффициент безопасности; К_Б  1,3 (при ударной нагрузке К_Б = 1,5 … 2,5);

К_t – коэффициент температуры; K_t = 1 при t ^o  100^o С, иначе K_t = 1+(t_p - 100)/400;

К_E – коэффициент режима (графика) нагружения; К_Е =

х и у - коэффициенты радиальной R и полной осевой F_А сил на ПК - см. табл. 4. Для радиальных ПК полная F_А равна внешней осевой силе, воспринимаемой именно этим ПК: F_А= F_а.

Д ля радиально-упорных однорядных ПК полные F_А1(2) подсчитывают с учетом осевых составляющих S₁₍₂₎, возникающих от действия радиальных R₁₍₂₎ сил: S₁ = e'₁^.R₁, S₂ = e'₂^.R₂, где e'₁₍₂₎ - коэффициенты минимальной осевой нагруз­ки на ПК, значения которых или расчетную формулу см. в табл.4. При этом величины F_A1 и F_A2 находят с учетом условия равновесия вала. Например, для схемы нагружения по рис. 15 (установка ПК "враспор") или по рис.16 (установка ПК "врастяжку"), где направление внешней осевой силы F_a совпадает с направлением S₂, имеем:

- при F_a + S₂ S₁ … получаем F_A1 = F_a + S₂ и F_A2 = S₂;

- при F_a + S₂ <S₁ … получаем F_A1 = S₁ и F_A2 = S₁ - F_a.

Затем, сравнивая отношение F_A1(2)/(v·R₁₍₂₎) с параметром "е", выбирают значения коэффициентов х и у (см. табл. 4),… подсчитывают F_Э и L_ПК и делают вывод о работоспособности выбранных ПК. При неудовлетворительном резуль­тате расчета изменяют серию, тип или схему установки ПК,- корректиру­ют эскизный проект и повторяют расчеты, добиваясь работоспособности ПК.

При установке в одной опоре сдвоенных ПК (см. рис. 17 и 18, здесь выгодно применить РУР с α > 18^о), их рассчитывают таким же методом, принимая F_A = F_а и соответствующие значения x, y и C_ - см. табл. 4. При F_а/(v·R)>e допустимо считать, что работает только один из сдвоенных ПК, который и рассчитывают как однорядный при F_A = F_a.

При n10 об/мин, а также при F_Э>C/2 ограничивают пластические деформации ПК, сравнивая их статическую грузоподъёмность С₀ (или С_0 двухрядных ПК) с эквивалентной статической нагрузкой F_Э0 по условию C₀F_Э0=(х₀·R+у₀·F_a)∙К_ПR∙К_П, где значения х₀ и у₀ -см. в табл. 4.

Характеристики некоторых типов ПК см. в табл. 5…7.

- 11 -

Таблица 4.

Тип ПК=0 а23	e’			e			однорядные				2-рядные и сдвоенные
							FA/(v·R)>e		x0	y0	FA/(v·R)e	FA/(v·R)>e		x0=1 y0
							x	y			x=1 y	x	y
РШ* = 00 0,7…0,8	0			0,52	F a	0,24	0,56	0,44/e	0,6	0,5	-	-	-	-
					C0*
РУР 160 0,6…0,7	0,83·e*			e *			0,4	y*	0,5	0,33/e*	0,67/e*	0,67	1/e*	0,66/e*
РУР 250 0,6…0,7
РУШ***=120 0,7…0,8	0,56	R	0,2	0,62	F А	0,16	0,45	0,55/e	0,5	0,47	0,625/e	0,74	0,882/e	0,94
		C0*			C0*
РУШ = 260 0,7…0,8	0,68			0,68			0,41	0,87	0,5	0,37	0,92	0,67	1,41	0,74
РУШ = 360 0,7…0,8	0,95			0,95			0,37	0,66	0,5	0,28	0,66	0,6	1,07	0,56

Примечания:1.* - значение характеристики заимствовать из ГОСТ – см. табл. 7.

2.** - для РШ 0,19 е 0,44: при F_a/(vR) 0,19 принять x=1 и y=0; при F_a/(vR)0,44 … x=0,56 и y=1.

3.*** - для РУШ с =12⁰ 0,3e0,55.

4.для всех однорядных ПК: у = (1-х)/е; а также при F_a/(vR)  е принять x=1 и y=0.

5.для всех сдвоенных ПК принять C_·C₀ и C_=C1,63 – для шариковых и C_=С1,71–для роликовых.