10.2.1 Определим величину изгибающих моментов в характерных сечениях а,b,с,d.
Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Y в характерных точках сечения А, B, С, D.
слева: MDy = 0;
MCy = -RDz·l1 = -1606·60·10-3 = -96,36 Н·м;
MBy= -RDz·(l1+l2)+Ft1·l2= -1606·(60+70)·10–3+ 3325 ·70·10–3= 24Н·м;
справа: MAy = 0;
проверка:
MBy = RAz·l3 = 266,3·90·10–3= 24Н·м;
Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси X в характерных точках сечения А, B, С, D.
слева: MDz = 0;
MCz = RDy·l1 = 524,74·60·10 -3 = 31,5 Н·м;
MBz1 = RDy ·(l1 + l2) – Fr1·l2 = 524,74·(60+70)·10-3–1210,3·70·10-3= -19,4 Н·м;
MBz2 = RDy ·(l1 + l2) – Fr1·l2 + Fa2·½d2 = 524,74·(60+70)·10-3 – 1210,3·70·10-3 + +680,74·90·10-3= 41,9 Н·м;
справа: MAz = 0;
проверка:
MBz = RAy·l3 = 465,56·90·10-3= 41,9 Н·м;
10.2.2 Строим эпюру крутящих моментов.
10.2.3 Определение опасного сечения
В соответствии с эпюрами изгибающих и крутящих моментов предположительно устанавливаем опасные сечения вала, которые подлежат проверочному расчету на усталость.
Такое сечение в точке C.
10.2.4 Суммарный изгибающий момент в сечении C:
MK = 178,68 Н·м.
10.2.5 Осевой момент сопротивления сечения С.
10.2.6 Полярный момент сопротивления сечения С.
10.2.7 Амплитуда симметричного цикла по изгибу.
10.2.8 Амплитуда касательных напряжений:
10.2.9 Среднее напряжение цикла при изгибе
m = 0, m = a = 0,7 Н/мм2.
10.2.10 Принимаем коэффициенты
концентрации напряжений: K = 1,9; K = 1,6;
масштабных факторов: Е = 0,88; Е = 0,77;
коэффициенты, учитывающие влияние среднего напряжения цикла на усталостную прочность: = 0,1, = 0,5.
10.2.11 Определяем коэффициенты запаса прочности вала в сечении С по напряжениям изгиба
10.2.12 Определяем коэффициенты запаса прочности вала в сечении С по напряжениям кручения
10.2.13 Расчетный коэффициент запаса прочности:
s [s] = 1,5.
Сопротивление усталости обеспечивается.
10.3 Тихоходный вал.
Для изготовления быстроходного вала выбрали материал сталь 40Х, твердость не менее 200НВ; -1 = 320 МПа и -1 = 200МПа – пределы выносливости при симметричном цикле изгиба и кручения.
Расстояния: l1 60 мм, l2 = 60 мм, l3 = 160 мм
Силы в зацеплении: Ft2 = 3325 Н, Fr2 = 1210,3 Н.
Консольная нагрузка от муфты Fм = 2838 Н.
Реакции: RСy =880,32 Н; RAy = 330 Н; RСz = 1194 Н; RAz = 1681 Н
10.3.1 Определим величину изгибающих моментов в характерных сечениях а,b,с,d.
Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Y в характерных точках сечения А, B, С, D.
слева MDy = 0;
MСy = -Fм·l1 = -2838·60·10-3 = - 170,28 Н·м;
MBy = -Fм·(l1+l2) +RCх·l2 = -2838·120·10-3 + 1194·60·10-3= -268,92 Н·м;
справа MАy = 0;
проверка:
справа MBy = -RАх·l3 = -1681·160·10-3 = - 268,92 Н·м;
Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси X в характерных точках сечения А, B, С, D.
слева MDx = 0;
MCx = 0 Н·м;
MBx = RCy·l2 = 880,32·60·10-3= 52,8 Н·м;
справа MAx = 0;
проверка:
справа MBx = RAy·l3 = 330·160·10-3=52,8 Н·м;
10.3.2 Строим эпюру крутящих моментов.
10.3.3 Определение опасного сечения
Как видно из эпюр изгибающих моментов опасным сечением вала является сечение B. Суммарный изгибающий момент в сечении B.
10.3.4 Осевой момент сопротивления сечения B.
10.3.5 Полярный момент сопротивления сечения С.
10.3.6 Амплитуда симметричного цикла по изгибу.
10.3.7 Амплитуда касательных напряжений:
10.3.8 Среднее напряжение цикла при изгибе
m = 0, m = a = 7,8 Н/мм2.
10.3.9 Принимаем коэффициенты
концентрации напряжений: K = 1,9; K = 1,6;
масштабных факторов: Е = 0,81; Е = 0,7;
коэффициенты, учитывающие влияние среднего напряжения цикла на усталостную прочность: = 0,1, = 0,5.
10.3.10 Определяем коэффициенты запаса прочности вала в сечении С по напряжениям изгиба
10.3.11 Определяем коэффициенты запаса прочности вала в сечении С по напряжениям кручения
10.3.12 Расчетный коэффициент запаса прочности:
s [s] = 1,5.
Сопротивление усталости обеспечивается.
11. Выбор смазки .
Смазывания зубчатого зацепления и подшипников качения производится маслом, заливаемым внутрь корпуса редуктора до уровня, обеспечивающего погружение зубчатого колеса примерно на 10 мм. Объем масляной ванны определяется из расчета 0,25 дм3 на 1 кВт передаваемой мощности:
V = 0,25 · 1,5 = 0,375 дм3.
Устанавливаем вязкость масла. При контактных напряжениях H = 724,4 МПа и скорости v = 0,387 м/с рекомендуемая вязкость масла должна быть примерно равна 60 · 106 м2/с.
Выбираем масло индустриальное И – 70А, с кинематической вязкостью 65 м2/с по ГОСТ 20799-75.