Расчет вала на сопротивление усталости

 

 

Определение точек приложения, направления и величин сил, нагружающих вал (рис.3, а).

 

2.4.1 Определяем допускаемую радиальную нагрузку на выходном конце вала, полагая, что редуктор может быть использован как редуктор общего назначения

.

 

2.4.2 Определяем силы в зацеплении

 

· окружная сила

 

                                 (2.1)

 

 

· радиальная сила

 

  ,                             (2.2)

 

где - угол зацепления зубьев.

 

 

2.4.3 Вычисляем реакции  и  в опорах вала в вертикальной плоскости (рис.2, б)

                                   

                      (2.3)  

                  (2.4)

 

Рис.3

 

 

 Из уравнения (2.4) находим

 

 

 

Из уравнения (2.3):

 

2.4.4 Вычисляем реакции  и  в опорах вала в горизонтальной плоскости (рис.2, в)

                       (2.5) 

                 (2.6)

 

Из уравнения (2.6) находим

 

 

При этом                                          

 

 

2.4.5 Вычисляем реакции  и  в плоскости смещения валов (рис. 2, г):

 

                                                  (2.7)

                                         (2.8)

 

Отсюда

  

6123, 72 · (160+110)/160 = 10333, 78 H,

 

тогда

 

 

Определяем максимальные реакции в опорах

 

                (2.9)

 

 

 

2.4.6 Определяем изгибающие моменты в характерных точках вала с

построением эпюры изгибающих моментов  в вертикальной плоскости (рис. 3, б)

.

 

2.4.7  Определяем изгибающие моменты в характерных точках вала с построением эпюры изгибающих моментов  в горизонтальной плоскости (рис. 3, в)

 

2.4.8 Определяем изгибающие моменты в характерных точках вала с построением эпюры изгибающих моментов  в плоскости смещения валов (рис. 3, г)

2.4.9 Вычисляем суммарные изгибающие моменты в опасных сечениях вала 1-1, 11-11

2.4.10. Представляем эпюру крутящих моментов T, передаваемых валом (рис.3, д).

Т = 600 Н·м;

 

2.4.11. Анализируя характер эпюр, а также принятые размеры вала определяем, что наиболее опасным является сечение 11-11 под подшипником. Проверяем его прочность.

 

2.4.12. Для выбранного сечения 11-11 вала концентратором напряжений в сечении является посадка с натягом и по табл.3 определяем интерполированием  значения отношений

и

2.4.12 Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям определяется по формуле (14)

,

где  - предел выносливости при изгибе;

 - коэффициент снижения предела выносливости при изгибе (формула 15),  – коэффициент влияния качества поверхности (таблица 5);  - коэффициент влияния поверхностного упрочнения (табл. 6);

.

2.4.13 Коэффициент запаса по касательным напряжениям  определяется по формуле (17)

,

где - предел выносливости;

- коэффициент снижения предела выносливости вала в рассматриваемом сечении при кручении, где  - коэффициент влияния качества поверхности (табл.5); - коэффициент влияния поверхностного упрочнения (табл. 6);

Амплитуды переменных  и постоянных  составляющих циклов напряжений

.

 

 - коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений, по таблице 1.

 

 

.

 

2.4.14 Общий запас сопротивления усталости S по формуле (19)

 

 

.

Условие выполнено.

 

2.5 Расчет вала на статическую прочность

 

Проверку статической прочности выполняют в целях предупреждения пластических деформаций в период действия кратковременных перегрузок по формуле (20)

,

 

где  - коэффициент перегрузки;

 

;

 

 

 

 

Предельное допускаемое напряжение

.

 

 

Условие выполнено.

 

2.6 Расчет вала на жесткость

 

По условиям работы зубчатого зацепления опасным является прогиб вала под колесом. Для определения прогиба используем табл.15, 2[1]. Средний диаметр на участке (см.рис.1) принимаем равным _.

Тогда

      (2.10)

Прогиб в вертикальной плоскости от силы

 

(2.11)

Прогиб в горизонтальной плоскости от силы

Прогиб от силы в плоскости смещения валов

(2.12)

Суммарный максимально возможный прогиб

 

(2.13)

Допускаемый прогиб

Аналогично проверяются углы поворота в опорах. Учитывая большой запас прочности и жесткости вала по его прогибу нет необходимости проверять углы поворота в опорах.

 

Содержание

	1 Проектирование валов                                                                       3 1.1 Проектный расчет валов                                                                 4 1.2 Проверочный расчет валов на прочность                                     7
	1.3 Расчет валов на жесткость                                                            17
	2. Пример расчета выходного вала цилиндрического                          19 прямозубого редуктора.

Литература

1. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. – М.: Академия, 2009 г.

2. Иванов М.Н., Финогенов В.А. Детали машин – М.: Высшая школа, 2008 г.

3. Курмаз Л.В., Скойбеда А.Т. Детали машин. Проектирование – М.: Высшая школа, 2004 г.

⇐ Предыдущая1234

Поделиться: