Допускаемое напряжение смятия [15]:
, (3.43)где
- предел текучести; для стали 45 =590 МПа [10]. МПа.Прочность достаточна.
На коническом выходном конце средний диаметр
мм. Принята шпонка 25´14´110. Глубины пазов t1=9 мм, t2=5,4 мм [15]. Рабочее напряжение смятия: МПа.Прочность достаточна.
Исходные данные.
Момент на одном полушевроне Т=4659/2=2330 Н×м.
Осевая сила Fa=9,4 кН.
Номинальный диаметр d=115 мм.
Диаметр ступицы d2=180 мм.
Рабочая длина ступицы lст=90 мм.
Коэффициент трения f=0,08 [7].
где К - коэффициент запаса по сцеплению, принят К=2,5 [7]; E1=E2-модуль упругости стали, Е=2,15×105 МПа; С1 и С2- коэффициенты, получаемые из решения задачи Лямэ.
, (3.45)где
- коэффициенты Пуассона, для стали m=0,3; d1- внутренний диаметр вала, d1=0. . (3.46) ; .Величина расчетного натяга
мкм.Поправка на шабровку при напрессовке
где
и - максимальные вычеты микронеровностей, принято =6,3 мкм, =10 мкм. мкм.Технологический натяг.
NT=48+20=68 мм.
Принята посадка Æ=115 H7/t6=Æ=115
c натягами Nmin=69 мкм и Nmax=126 мкм.Nm=0,5(Nmin+Nmax)=0,5(69+126)=97,5 мкм. (3.48)
SA=(Es-Ei)/6=TD/6=35/6=5,83 мкм. (3.49)
SB=(es-ei)/6=Td/6=(126-104)/6=3,67 мкм.
SN=
мкм. (3.50)Npmin=Nm-UpSN, (3.51)
где Up- квантиль нормального распределения.
При надежности P=0,999 Up=3,09 [6] и Npmin=97,5-3,09×6,89=76 мкм.
При надежности P=0,99 Up=2,33 [6] и Npmin=81 мкм.
Посадка принята верно.
Расчетными приняты сечения А, Б и В. Крутящий момент Т=2330 Н×м.
Изгибающий момент М=3582 Н×м.
Осевая сила Fa=9,4 кН.
Концентратор напряжения - шпоночная канавка.
Коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям
; , (3.52)где
и - пределы выносливости, для стали 45 =250 МПа, =150 МПа [15]; и - эффективные коэффициенты концентрации напряжений, =1,46, =1,54 [15]; и - масштабные коэффициенты, =0,7, =0,59 [15]; и - коэффициенты, =0,05, =0 [15]; - амплитудное напряжение цикла; для симметричного цикла = .Момент сопротивления:
(3.53) МПа; - среднее напряжение цикла: МПа. (3.54)Общий коэффициент запаса:
. (3.57)Рекомендуемый коэффициент запаса [S]=2,5…3,5 [15]. Прочность достаточна.
Сечение Б - слева от середины венца.
Крутящий момент Т=4956 Н×м.
Изгибающий момент М=3040 Н×м.
Осевая сила Fa=0 кН.
Среднее напряжение цикла
=0,94 МПа.Прочность достаточна.
Крутящий момент Т=4108 Н×м. Напряжения цикла
.Полярный момент инерции при среднем диаметре d2ср=83,5 мм:
мм2. МПа.Прочность достаточна. Расчет быстроходного вала. Вал фиксированный. Диаметр опасного сечения:
мм.Принято d=95 мм. Диаметры шеек под подшипники d1=80 мм. Выходной конец - конический с наибольшим диаметром d2=71 мм.
Fм=0,5×2×Т1/Do=0,5×2×2478×103/280=8850 Н.
Сосредоточенные моменты m1=Fad1 /2=9,4×191,18/2=8995 Н×м.
Расчетные схемы в направлениях осей Х и Z представлены на рисунке 3.2. Реакции опор в направлении Z (рисунок 3.1): R1z= R2z=Fr=5,9 кН.
M3= R1zl1=5,9×87=513 Н×м.
=M3+m1=513+899=1412 Н×м.M4= 513 Н×м;
=1412 Н×м.R1х=2×13,3+8,85-17,24=18,21 кН.
M3=18,21×87=1584 Н×м.
M4=18,21(87+140)-13,3×140=2272 Н×м.
Mr=8,85×140=1239 Н×м.