Задаемся из легкой серии подшипником №7208 со следующими данными [4]:
d=50 мм; D=72 мм; В=12 мм.
угол наклона беговой дорожки наружного кольца (угол нормали контакта)
;
коэффициент работоспособности
;
допускаемая статическая нагрузка
кГ
Н;
предельное число оборотов
об/мин.
§ 4. Составление расчетной схемы вала как балки и построение эпюр нагрузок и напряжений
Коэффициент равен
к=
1. В плоскости ху
опорные реакции:
из
кГ =20962 Н.
из
кГ =5164 Н.
Изгибающие моменты
2. В плоскости zx:
Изгибающие моменты:
3.Полные реакции и изгибающие моменты:
на опоре A
кГ =15033 Н
.на опоре В
кГ =62583 Н.
4.Крутящий момент
кГмм.= 1440600 Нмм
Считаем, что вдоль по шлицам крутящий момент изменяется линейно.
5. Осевая сила.
На тело вала осевая сила в этой конструкции не переходит, а передается через установочное кольцо сразу на внутренне кольцо подшипника В.
6. Строим эпюры напряжений по эпюрам крутящего и изгибающего моментов, используя формулы сопротивления материалов
и .Эпюры напряжений получают скачки в сечениях, где имеют место скачки моментов и скачки диаметров.
Далее на эти эпюры накладываем картину концентрации напряжений.
7. По эпюрам напряжений намечаем два опасных сечения I-I и II-II, по которым следует провести проверочный расчет вала на прочность.
§ 5. Проверочный расчет вала по сечению I – I
1.Геометрические характеристики сечения.
Относительная величина отверстия
Момент сопротивления сечения при изгибе
мм3.Момент сопротивления сечения при кручении
мм3.2. Внутренние моменты в сечении I – I.
Интерполируя по эпюре
, находим кГмм.= НммИнтерполируя по эпюре
, находим кГмм.=2205000НммПолный изгибающий момент
кГмм = 3030160 Нмм.3.Расчетные напряжения:
изгиба
кГ/мм2 =86,24 Н/мм2. кручения
кГ/мм2=75,46 Н/мм2.4. Коэффициенты влияния отличий детали от образца материала.
Эффективные коэффициенты концентрации напряжений для валов с галтельными переходами [I].
Сначала находим по соответствующему графику теоретический коэффициент
где
и ; следовательно, .Затем определяем коэффициент чувствительности материала к концентрации напряжений для сталей:
т.е .Далее находим эффективные коэффициенты концентрации
по приближённой формуле
Коэффициент чистоты поверхности около сечения I – I.
При
8 коэффициент шероховатости а = 4 и Коэффициент качества заготовки из проката с последующей обработкой
.
Масштабные коэффициенты находим по экспериментальным кривым на рис. 17 и 18 [I] интерполяций для
мм: ; Результирующие коэффициенты влияния отличий детали от образца материала:
при
при расчете на изгиб при расчете на кручение
и при
5. Пределы ограниченной выносливости материала вала.
По изгибу
, где
кГ/мм2 и число циклов напряжений изгиба вала за расчетную долговечность
.Численные подстановки дают
, т.е. кГ/мм2=901,6 Н/мм2 .