- •1. Кинематический и силовой расчеты привода
- •3. Выбор муфт
- •4. Описание конструкции редуктора
- •5. Конструирование и проектный расчет валов
- •6. Расчет зубчатых передач
- •8. Конструирование и расчет размеров корпуса редуктора
- •9. Конструирование подшипниковых узлов
- •10. Конструирование системы смазки
- •11.Определение нагрузок, действующих на валы и опоры
- •9. Определение нагрузок действующие на валы и опоры, расчет подшипников качения.
- •12. Расчет валов на усталостную прочность
- •14. Расчет шпоночных соединений
12. Расчет валов на усталостную прочность
Определяем расчетные коэффициенты запаса при расчете на выносливость согласно книге [2, стр. 190]
– коэффициент запаса по нормальным напряжениям.
– коэффициент запаса по касательным напряжениям.
[n] – минимально необходимый запас прочности вала при совместном действии напряжений кручения и изгиба; для вала редуктора рекомендуется принимать [n]=1,5-1,8
- предел выносливости вала при симметричном цикле изгиба для углеродистой стали
- эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений
– коэффициент, учитывающий размеры поперечного сечения
– коэффициент, учитывающий влияние шероховатости поверхности; принимаем =0,98 [1, стр. 162]
– коэффициент, учитывающий ассиметрию цикла переменных напряжений
Принимаем [1, стр. 164]
– среднее напряжения цикла нормальных напряжений
[1, стр. 163]
– амплитудное значение напряжений изгиба
– предел выносливости стали при симметричном цикле кручения;
[1, стр. 164]
- коэффициент учитывающий ассиметрию цикла перемены напряжений
Принимаем
=
- среднее и амплитудное значение напряжений цикла касательных напряжений
– момент сопротивления кручения
Т – крутящий момент
Нормальные напряжения от изгиба изменяются по симметричному циклу, касательные от кручения - по ассиметричному.
Уточненный расчет состоит в определении коэффициентов запаса прочности n для опасных сечений и сравнения их с требуемым значением [n]. Прочность соблюдена при n≥[n], [n]=2,5.
14.1 Расчет быстроходного вала:
Рисунок 1. Опасные сечения на быстроходном валу
Опасными на быстроходном валу являются следующие сечения:
А-А: шпоночный паз,
Б-Б, Д-Д, З-З: галтели на переходных участках,
В-В: канавка под упорное кольцо,
Г-Г, И-И: места установки подшипников (с натягом),
Расчет ведем для сечения Е-Е.
Материал вала: Сталь 40Х, для диаметра ≤ 200, твердости ≥ 270 НВ, предел прочности [2, табл. 10,2]
- предел выносливости при симметричном цикле изгиба:
- предел выносливости при симметричном цикле кручения:
Концентрация напряжений в сечении Г-Г посадка с натягом внутреннего кольца подшипника на вал.
14.1.1 Определяем напряжения в этом сечении:
==[2, стр. 190]
W = == 16325
==11,2
14.1.2==0
14.1.3 Определяем значение =0.88 [1, табл. 8.8]
14.1.4 Определяем отношение [1, табл. 8.7]
3,8; 3,8-0,15·3,8=3,23
4,6
14.1.5 Определяем касательные напряжения:
= ==2,8 МПа
14.1.6 Определяем отношение
=0,6·+0,4 [1, табл. 8.7]
=2,34
14.1.7 Определяем запас прочности при кручении:
14.1.8 Определяем запас прочности при совместном действии напряжений кручения и изгиба:
14.2 Промежуточный вал
Рисунок 2. Опасные сечения на промежуточном валу
Опасными на промежуточном валу являются следующие сечения:
А-А, З-З: места установки подшипников (с натягом),
Б-Б, Г-Г, Д-Д, Ж-Ж: галтели на переходных участках,
В-В, Е-Е: место посадки колеса с натягом, шпоночный паз,
И-И: шестерня, нарезанная по поверхности вала.
Расчет ведем для сечения В-В.
Материал вала: Сталь 40Х; термообработка: улучшение, для диаметра ≤ 200, твердости ≥ 270 НВ, предел прочности [2, табл. 10,2]
14.2.1 Определяем напряжения в данном сечении:
===[2, стр. 190]
W = == 8941,6
14.2.2==0
14.2.3 Определяем отношение
; =0.85 [1, табл. 8.8];
14.2.4 Определяем запас прочности при изгибе
7,2
14.2.5 Определяем касательные напряжения:
= ==4,3 МПа
=0,58·
14.2.6 Определяем
[1, табл. 8,8]
14.2.7 Определяем запас прочности при кручении:
14.2.8 Определяем запас прочности при совместном действии напряжений кручения и изгиба:
14.3 Тихоходный вал
Рисунок 3. Опасные сечения на тихоходном валу
Опасными на тихоходном валу являются следующие сечения:
А-А, Е-Е: места установки подшипников (с натягом),
Б-Б, В-В, Д-Д, Ж-Ж: галтели на переходных участках,
Г-Г: место посадки колеса с натягом, шпоночный паз,
Е-Е: шпоночный паз.
Расчет ведем для сечения Е-Е.
Материал вала: Сталь 40Х; термообработка: улучшение; для диаметра ≤ 200, твердости ≥ 270 НВ, предел прочности [2, табл. 10,2]
14.3.1 Определяем напряжения в данном сечении:
==[2, стр. 190]
W = == 21195
14.3.2==0
14.3.3 Определяем отношение
; =0.85 [1, табл. 8.8];
14.3.4 Определяем запас прочности при изгибе
37,2
14.3.5 Определяем касательные напряжения:
= ==1,6 МПа
=0,58·
14.3.6 Определяем
[1, табл. 8,8]
14.3.7 Определяем запас прочности при кручении:
14.3.8 Определяем запас прочности при совместном действии напряжений кручения и изгиба: