Проверочный расчет вала по критерию усталости материала
|
Параметр |
Формула, источник |
Сечение | |
|
I |
II | ||
|
Предел выносливости материала при изгибе σ-1, МПа |
см. табл. 4.11 |
310 | |
|
Предел выносливости материала при кручении τ-1, МПа |
170 | ||
|
Эффективный коэффициент концентрации напряжений при изгибе Kσ |
см. табл. 4.8 |
1,56 | |
|
Эффективный коэффициент концентрации напряжений при кручении Kτ |
1,48 | ||
|
Коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения при изгибе Kdσ |
см. табл. 4.10 |
0,73 | |
|
Коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения при кручении Kdτ | |||
|
Коэффициент влияния качества поверхности при изгибе KFσ |
см. табл. 4.11 |
0,97 | |
|
Коэффициент влияния качества поверхности при кручении KFτ |
0,98 | ||
|
Коэффициент влияния упрочнения KV |
см. табл. 4.12 |
1,9 | |
|
Коэффициент снижения предела выносливости при изгибе KσD |
(Kσ/Kdσ+ 1/KFσ– 1)/KV |
(1,56/0,73 + 1/0,97 – 1)/1,9 = 1,141 | |
|
Коэффициент снижения предела выносливости при кручении KτD |
(Kτ/Kdτ+ 1/KFτ– 1)/KV |
(1,48/0,73 + 1/0,98 – 1)/1,9 = 1,078 | |
|
Коэффициент чувствительности к асимметрии цикла напряжений ψτ |
см. табл. 4.11 |
0,07 | |
|
Коэффициент влияния асимметрии цикла ψτD |
ψτ/KτD |
0,07/1,078 = 0,065 | |
|
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям, Sσ |
σ-1/(KσDσ) |
310/(0,867·41,3) = 8,66 |
310/(0,867·44,7) = 8,00 |
|
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям, Sτ |
2τ-1/(KτDτ(1 + ψτD)) |
2·170/(1,078·15,1·(1 + 0,065)) = 19,61 | |
|
Коэффициент запаса прочности S |
|
|
|
|
Критерий работоспособности |
S ≥ 2,5 |
7,9 >2,5 |
7,4 >2,5 |
Таблица 4.16
Проверочный расчет эвольвентных шлицевых соединений
|
Параметр |
Формула, источник |
Шлицевое соединение | |||
|
40×2×7H/7n ГОСТ 6033–80 |
75×2×7H/7n ГОСТ 6033–80 |
95×3×7H/7n ГОСТ 6033–80 |
105×3×7H/7n ГОСТ 6033–80 | ||
|
Место соединения |
см. чертеж |
Зубчатый блок z2 = 45,z3 = 21 |
Шкив D2 = 160 мм |
Колесо z4 = 85 |
Шкив D1 = 160 мм |
|
Передаваемый крутящий момент MK, Нм |
пункт 1.2 (глава 4) |
152,4 |
94,3 |
591,6 |
87,3 |
|
Модуль зубьев m, мм |
см. табл. 2.18 |
2 |
2 |
3 |
3 |
|
Число зубьев z |
18 |
36 |
31 |
34 | |
|
Диаметр делительной окружности d, мм |
mz |
2·18 = 36 |
2·36 = 72 |
3·31 = 93 |
3·34 = 102 |
|
Диаметр основной окружности db, мм |
mzcosα |
2·18·cosα= 31,2 |
2·36·cosα= 62,4 |
3·31·cosα= 80,5 |
3·34·cosα= 88,3 |
|
Окружной шаг зубьев t, мм |
πm |
3,14·2 = 6,28 |
3,14·2 = 6,28 |
3,14·3 = 9,42 |
3,14·3 = 9,42 |
|
Высота шлица h, мм |
m |
2 |
2 |
3 |
3 |
|
Коэффициент неравномерности распределения нагрузки между зубьями ψ |
пп. 2.4 |
1 |
0,75 | ||
|
Длина соединения l, мм |
см. чертеж |
98 |
50 |
75 |
50 |
|
Термообработка шлицев |
|
Закалка ТВЧ |
Азотирование |
Закалка ТВЧ |
Азотирование |
|
Допускаемые напряжения смятия [σ]СМ, МПа |
см. табл. 2.19 |
120 |
50 |
120 |
50 |
|
Напряжения смятия σСМ, МПа |
|
= 2,4 |
|
= 2,4 |
= 0,5 |
|
Критерий работоспособности |
σСМ≤ [σ]СМ |
2,4 < 120 |
1 < 50 |
2,4 < 120 |
0,5 < 50 |
|
Примечание. α = 30° – угол наклона зуба. | |||||
3.4. Проверочный расчет шлицевых соединений
Так как валы коробки скоростей работают на больших частотах вращения (см. кинематическую схему), с целью уменьшения дисбаланса валов для передачи крутящего момента в приводе используем шлицевые соединения, вместо шпоночных. Кроме этого, шлицевые соединения чаще используются для перемещения зубчатых колес вдоль вала. На IIиIIIвалах коробки скоростей применяем шлицевые соединения эвольвентного профиля, способные передавать значительно большую нагрузку по сравнению со шлицами прямобочного профиля. Технический расчет шлицевых соединений выполняется при работе с максимальным крутящим моментом в форме проверочного расчета на смятие боковых граней, табл. 4.16, табл. 4.17.
Таблица 4.17