13.3 Расчет ведомого вала на усталостную прочность

Производим расчет для опасного сечения (рис.8) (канавка для выхода шлифовального круга):

где - коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям;

- коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям.

,

где – предел выносливости материала вала (сталь 40Х) при симметричных циклах изгиба [2, табл.3.5];

_а – амплитуде значения нормальных напряжений:

.

где - изгибающий момент в сечении:

.

W – момент сопротивления сечения вала:

.

_m=0 – средние значения нормальных напряжений;

- эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе для выточки при соотношении . [2, табл. 3.6];

_=0,83 - масштабный фактор, т.е. коэффициент, учитывающий влияние поперечных размеров вала [2, табл. 3.7].

_m=1 – фактор качества поверхности (для шлифованной детали равен 0).

_=0,1 - коэффициенты, характеризующий чувствительность материал к асимметрии цикла нагружения [3, табл. 3.5];

.

,

где – предел выносливости материала вала (сталь 40Х) при симметричных циклах изгиба [2, табл.3.5];

_а, _m - амплитуда и средние напряжения циклов касательных напряжений;

,

где - крутящий момент на валу,

W_ρ – полярный момент сопротивления сечения вала:

.

- эффективные коэффициенты концентрации напряжений при кручении для выточки при соотношении .[2, табл. 3.6];

_=0,89 - масштабный фактор, [2, табл. 3.7].

_m=1 – фактор качества поверхности (для шлифованной детали равен 0).

_=0,05 - коэффициенты, характеризующий чувствительность материал к асимметрии цикла нагружения [3, табл. 3.5];

.

Тогда коэффициент запаса прочности равен:

.

, что больше предельно допускаемых

14 Назначение посадок, шероховатостей, допусков формы и расположения поверхностей

Единая система допусков и посадок – ЕСДП – регламентирована стандартами СЭВ и в основном соответствует требованиям Международной организации по стандартизации – ИСО.

Посадки основных деталей передач.

- зубчатые колеса на валы при тяжелых ударных нагрузках.

- зубчатые колеса и зубчатые муфты на валы.

- зубчатые колеса при частом демонтаже; шестерни на валах электродвигателей; муфты; мазеудерживающие кольца.

- стаканы под подшипники качения в корпус; распорные втулки.

- муфты при тяжелых ударных нагрузках.

- распорные кольца; сальники.

В соответствии с данными требованиями выбираем следующие посадки:

– цилиндрического зубчатого колеса на вал Н7/p6;

– муфта на входной вал редуктора Н7/k6;

– фланцев в корпус H7/d11;

– шпонки в вал P9/h9;

– шпонки в ступицу Р9/h9;

– шестерни на вал редуктора Н7/р6.

Шейки валов под подшипники выполняем с отклонением вала k6, отклонения отверстий в корпусе под наружные кольца подшипников Н7.

Отклонения вала в месте соприкосновения с манжетой по h8.

Для валов назначаем следующие технические требования.

В местах установки подшипников допуски круглости и профиля продольного сечения, равные 0,005 мм, в местах установки зубчатых колес допуск радиального биения 0,03 мм, торцовое биение упоров для подшипников 0,02 мм, для колес не более 0,03 мм.

Для колеса допуск цилиндричности посадочного отверстия не более 0,008 мм. Допуски торцового биения опорных торцов 0,04 мм. Допуск радиального биения наружной поверхности зубчатого колеса 0,24 мм.

Назначаем шероховатости ответственных поверхностей.

- Поверхности отверстий из-под сверла, зенковок, фасок. Нерабочие поверхности. Посадочные нетрущиеся поверхности изделий не выше 12-го квалитета.

- Точно прилегающие поверхности. Отверстия после черновой развертки. Поверхности под шабрение. Посадочные нетрущиеся поверхности изделий не выше 8-го квалитета.

- Отверстия в неподвижных соединениях всех квалитетов точности. Отверстия в трущихся соединениях 11-го и 12-го квалитетов. Боковые поверхности зубьев зубчатых колес 8-й и 9-й степени точности.

- Отверстия в трущихся соединениях 6-8-го квалитетов. Отверстия под подшипники качения. Поверхности валов в трущихся соединениях 11-го и 12-го квалитетов. Боковые поверхности зубьев зубчатых колес 7-й степени точности.

- Поверхности валов в трущихся соединениях 6-го и 7-го квалитетов. Боковые поверхности зубьев зубчатых колес 7-й и 6-й степеней точности.

- Поверхности валов в трущихся соединениях 6-го и 7-го квалитетов. Боковые поверхности зубьев зубчатых колес 7-й и 6-й степеней точности для более ответственных поверхностей. Поверхности валов под подшипники качения.

- Весьма ответственные трущиеся поверхности валов либо других охватываемых деталей.