Расчетное напряжение растяжения/сжатия от осевой силы
Определение эквивалентного напряжения по III теории прочности
,где
- допускаемое напряжение изгиба;Материал вала – сталь 40Х:
- предел текучести; - предел прочности (при НВ ≥ 240 – 270); - пределы выносливости при изгибе и кручении; - допускаемый запас статической прочности;7.8. Проверка опасного сечения входного вала на усталостную прочность с учетом концентрации напряжений
Коэффициенты запаса прочности по напряжениям изгиба и кручения
где
, - среднее напряжение изгиба и амплитуда симметричного цикла; - среднее напряжение кручения и амплитуда цикла;- пределы выносливости для материала вала при симметричных циклах изгиба и кручения;
- коэффициенты чувствительности материала вала, учитывающие влияние постоянной составляющей цикла на усталостную прочность, приняты - для легированной стали, табл. [табл.5.11-5.16, стр184,Киркач]; коэффициент упрочняющей технологии, принят (шлифование) [табл.5.11-5.16, стр184,Киркач]; - масштабные факторы для нормальных и касательных напряжений, учитывающие влияние абсолютных размеров вала на предел выносливости, приняты [табл.5.11-5.16, стр184,Киркач]; - эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении, обусловленные различными факторами концентрации напряжений (галтель),приняты
[табл.5.11-5.16, стр184,Киркач];Общий расчетный запас выносливости
7.10. Определение расчетной долговечности и ресурса работы подшипников качения для входного вала
Для расчета принят подшипник средней серии типа 310 (шарикоподшипник родиальный однорядный ГОСТ8338-75).
Определение эквивалентной динамической нагрузки на подшипник
,где V – кинематический коэффициент вращения кольца, принятV = 1 (вращается внутреннее кольцо);
R – радиальная нагрузка на подшипник, H;
КБ = 1,3
1,5 – коэффициент безопасности, принят КБ =1,4 (степень точности 8);КТ– температурный коэф-т., вводимый в расчет, когда t >100 C° , при t ≤100 C° КТ=1;
Определение опорных реакций в подшипниках
R=8133(5199)Н
(7278.6)Определение расчетной долговечности принятого подшипника типа 310.
,где m - показатель степени кривой выносливости, определяемый формой тела качения;
m = 3 - для шарикоподшипника;
СКАТ = 61800 Н - динамическая грузоподъёмность, определяемая по справочнику.
Определение расчетного ресурса работы выбранного подшипника типа 310
Окончательно принят шарикоподшипник радиальный типа 310 средней серии (ГОСТ8328-75).
7.1. Определение ориентировочного диаметра выходного вала
,где
20 - 35 Н/мм2 - условное допускаемое напряжение кручения для выбранного материала вала; для стали 40Х принято 25 Н/мм2.Принято
= 50,0 мм - диаметр цапфы выходного вала, = (1,05 1,07)d2П = 1,05∙50÷1,07∙50 =52.25÷53,5 мм - диаметр посадочного участка вала под колесом,Принято: шлицевое соединение колеса с валом 10х72х78х12 (прямобочные шлицы легкой серии)
7.2. Предварительный выбор подшипников качения для выходного вала
По диаметру цапфы выходного вала
= 50,0 мм принят роликоподшипник радиальный типа 2213 легкой узкой серии (ГОСТ8328-75).Тип 310: d = 50 мм; D=110 мм; В = 27 мм; r = 3 мм; С = 64800 Н, табл. 3, стр. 122
7.3. Эскизная компоновка входного вала
Общая длина вала
Расстояние между опорами C и D .105Расстояние от опоры Cдо середины цилиндрического зубчатого колеса
.52.5Расстояние от опоры D до середины хвостовика Е
.707.4. Определение опорных реакций на входном валу для каждой силовой плоскости
Окружное усилие:
Радиальное усилие:
Осевое усилие:
Усилие, возникающее на хвостовике вала от соединительной муфты:
.Координатная система X – Y – Z распадается на две силовые плоскости:
XOZ – плоскость, в которой действуют усилия FRи FХи реакции опор RCZи RDZ(неизвестные
XOY – плоскость, в которой действует усилия Ftи FМ и реакции опор RCYи RDY
(неизвестные).
Расчётная схема выходного вала для определения опорных реакций в двух силовых плоскостях XOZ и XOY
Проверка:
.2. XOY
- условие равновесия;