9. Уточнённый расчёт валов на выносливость

В этом расчете для всех опасных сечений определяют общий коэффициент запаса выносливости:

n = ≥[n],

где [n] = 1,5 ÷ 5,0 – рациональная величина;

n_σ,n_τ – соответственно коэффициенты запаса с учетом только нормальных напряжений (изгиб) и с учетом только касательных напряжений (кручение).

n_σ = n_τ =

Здесь σ_-1 – предел выносливости материала при симметричном цикле напряжений изгиба; τ_-1 – кручения;

K_σ, K_τ – эффективный коэффициент концентрации напряжений;

ε_σ, ε_τ – масштабный коэффициент;

K_F – коэффициент, учитывающий качество поверхности (в основном – шероховатость и твердость);

ψ_σ, ψ_τ – коэффициент асимметрии цикла;

σ_а, τ_а – амплитудное; σ_m, τ_m – среднее напряжение в цикле (σ_m = 0).

R_A F_n1 R

а b с

l

Т₁

А

B

F_n1 = 1110 H; R_A = 863 H; R_B = 247 H; l = 189 мм; b = 42мм; c = 147 мм.

Суммарный изгибающий момент:

M = R_A.b; M = 863 . 42 = 36246 Н.мм.

Крутящий момент T₁ = 4,8 . 104 Н.мм.

По этим данным строим эпюры изгибающих и крутящих моментов.

Изгиб:

σ_-1 = 335 МПа (из 2.1);

К_σ = 1,59 [9, табл. 9.2, с. 33];

ε_σ = 0,874 [9, табл. 9.3, с. 34]; K_F = 1,0; ψ_σ = 0,2 [9, табл. 9.4, 9.5, с. 34].

Осевой момент сопротивления:

W_H= ;

Кручение:

τ_-1 ≈ 0,5σ_-1 = 167,5 МПа;

K_τ = 1,42 [9, табл. 9.2, с. 33];

ε_τ = 0,764 [9, табл. 9.3, с. 34]; K_F = 1,0; ψ_τ = 0,1 [9, табл. 9.5, с. 34].

Полярный момент сопротивления:

;

Несколько завышенная величина n обусловлена динамической грузоподъемностью подшипника. Выносливость вала обеспечена.

10. Система смазки редуктора

В редукторах общего назначения обычно применяют картерную систему смазки.

Глубина корпуса (см. рис. 7):

Назначаю Н = 204.

Уровень масла:

Внутренние размеры корпуса в плане:

M = 636 мм = 63,6 см; L = 170 мм .

Требуемый объем масла по условиям компоновки:

V = ;

.

Марку масла выбирают по кинематической вязкости, которую, в свою очередь, назначают по окружной скорости 1-й ступени.

При v1 = 7 м/с, назначаю масло И-Г-А-32 ГОСТ 17479. [9, табл. 10.1, c. 35]

В редуктор залить 8,8 л масла И-Г-А-32 ГОСТ 17479.

11. Выбор муфты и проверка ее деталей на прочность

В приводах общего назначения чаще всего в качестве моторных применяют упругие втулочно-пальцевые муфты типа МУВП. Типоразмер муфты выбирают по расчетному крутящему моменту:

T_p = k_pT₁,

где k_p – коэффициент режима работы; k_p = 1,25÷1,5 [9, табл. 11.1, с. 42].

T_p = 1,5 ^. 4,8 ^. 10⁴ = 72000 Н^.мм.

Выбираю муфту, способную передавать Т₁ = 125 Н^.м. [9, табл. 11.2, с. 43]

У этой муфты D₀ = 84 мм; d_n = 14 мм; l_n = 33 мм; z = 4; d_в = 27 мм; l_в = 28 мм.

Рис. 11. Муфта упругая втулочно-пальцевая

У выбранной муфты проверяю пальцы на изгиб:

где [σ_и] = 90 МПа – допускаемое напряжение на изгиб для пальцев;

.

Втулки проверяю на смятие:

.

Выбранная муфта работоспособна.