Расчет валов на выносливость. Проверочный расчет валов на прочность выполняют на совместное действие изгиба и

 

Проверочный расчет валов на прочность выполняют на совместное действие изгиба и кручение. При этом расчет отражает разновидности цикла напряжений изгиба и кручения, усталостные характеристики материалов, размеры, форму и состояние поверхности валов. Проверочный расчет проводится после завершения конструктивной компоновки и установления окончательных размеров валов. Цель расчета заключается в определении коэффициентов запаса прочности в опасных сечениях вала и сравнении их с допускаемыми S ≥ [S]. При высокой достоверности расчета [S]=2, 5. Будем производить расчет для опасных сечений каждого из валов.

 

Проверка на усталостную прочность быстроходного вала

 

Определяем напряжения в опасных сечениях вала по формулам приложения [2], с.255, Н/мм²:

а) нормальные напряжения изменяются по симметричному циклу, при котором амплитуда напряжений  равна расчетным напряжениям изгиба , МПа:

,

где М– суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении вала, Н∙ мм; W–осевой момент сопротивления сечения вала, W=4287, 5мм²;

 

,

б) касательные напряжения изменяются по от нулевому циклу, при котором амплитуда цикла  равна половине расчетных напряжений кручения , МПа:

 

где –крутящий момент, Н∙ м; Полярный момент инерции сопротивления сечения вала, W_ρ =8575 мм²;

 

Определяем коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений для расчетного сечения вала по формулам приложения [2], с.259:

;

 

где  и  – эффективные коэффициенты концентраций напряжений, / =3, 5,  / =2, 5; – коэффициент влияния шероховатости, =1; – коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения;

в) Определяем пределы выносливости в расчетном сечении валa по формулам приложения [2], с.259, Н/мм²:

 

 

где–  и =0, 58 – пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения, Н/мм²;

;  ;

г) определяем коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

д) определяем общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении:

Проверка на усталостную прочность тихоходного вала

 

Определяем напряжения в опасных сечениях вала, Н/мм²:

а) нормальные напряжения изменяются по симметричному циклу, при котором амплитуда напряжений  равна расчетным напряжениям изгиба , МПа:

,

где М– суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении вала, Н∙ мм; W–осевой момент сопротивления сечения вала, W = 9112, 5мм²;

 

,

 

б) касательные напряжения изменяются по от нулевому циклу, при котором амплитуда цикла  равна половине расчетных напряжений кручения , МПа:

 

 

где –крутящий момент, Н∙ м; _–полярный момент инерции сопротивления сечения вала, W_ρ = 18225 мм²;

 

Определяем коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений для расчетного сечения вала:

;

 

где  и  – эффективные коэффициенты концентраций напряжений,  / =3, 5,  / =2, 5; – коэффициент влияния шероховатости, =1; – коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения;

в) Определяем пределы выносливости в расчетном сечении валa, Н/мм²:

 

 

где–  и =0, 58 – пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения, Н/мм²;

;  ;

г) определяем коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

 

 

д) определяем общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении:

 

Проверка подшипников качения на долговечность

 

Проверочный расчет предварительно выбранных подшипников выполняется отдельно для быстроходного и тихоходного вала. Пригодность подшипников определяется сопоставлением расчетной динамической грузоподъемности , Н., с базовой величиной , Н., или базовой долговечности , ч., с требуемой , ч., по условиям:

 

 

Требуемая долговечность подшипника  предусмотрена ГОСТ 16162– 93 и составляет для зубчатых колес ≥ 10000 ч.

Расчетная динамическая грузоподъемность , Н, и базовая долговечность  , ч, определяются по формулам приложения [2], с. 128:

 

где  – эквивалентная динамическая нагрузка, Н; m – показатель степени, m = 3, 33; n – частота вращения соответствующего вала, об/мин.

⇐ Предыдущая123

Поделиться: