8.2 Проверочный расчет стяжных винтов подшипниковых узлов

Проверим прочность стяжных винтов подшипниковых узлов для быстроходного вала:

а) Определим силу, приходящуюся на один винт:

, [3,с.266] ,

где = Н-реакция наиболее нагруженной опоры в вертикальной плоскости,

б) Примем К₃=2,5-коэфициент затяжки при переменной нагрузке [3,с.266], x=0,4-коэфициент основной нагрузки при соединение с упругими прокладками.

в) Определим механические характеристики материала винтов:

предел прочности =500 Н/мм², предел текучести =300 Н/мм², допускаемое напряжение =0,25* =0,25*300=75 Н/мм²[3,с.267].

г) Определим расчетную силу затяжки винтов:

Н [3,с.266].

д) Определим площадь опасного сечения винта:

[3,с.266], где:

-Расчётный диаметр винта, где =14 мм – диаметр резьбы, -шаг резьбы,

А= мм².

е) Определим эквивалентные напряжения:

[3,с.266]

Н/мм²< =75 Н/мм² прочность обеспечивается.

Проверим прочность стяжных винтов подшипниковых узлов для тихоходного вала:

а) Определим силу, приходящуюся на один винт:

=7592,26/2=3796,13 Н.

б) Примем К₃=2,5-коэфициент затяжки при переменной нагрузке [3,с.266], x=0,5-коэфициент основной нагрузки при соединение с упругими прокладками.

в) Определим механические характеристики материала винтов:

предел прочности =500 Н/мм², предел текучести =300 Н/мм², допускаемое напряжение =0,25* =0,25*300=75 Н/мм²[3,с.267].

г) Определим расчетную силу затяжки винтов:

Н

д) Определим площадь опасного сечения винта:

[3,с.266], где:

-Расчётный диаметр винта, где =14 мм – диаметр резьбы, -шаг резьбы,

А= мм².

е) Определим эквивалентные напряжения:

[3,с.266]

Н/мм²< =75 Н/мм² прочность обеспечивается.

8.3 Проверочный расчет валов

Расчёт тихоходного вала.

Тихоходный вал изготавливается из стали 40ХН, метод термической обработки- улучшение с НВ=269…302. По таблице [3,с.53,табл.3.2] определим параметры материала вала: , .

По эпюрам напряжений наиболее нагруженным является сечение 2-2. Оно находится в области действия 2 концентраторов напряжений - напротив колеса, установленного с натягом и шпоночного паза.

Определим наиболее опасный концентратор напряжений, для этого сравним отношения / и / для этих концентраторов напряжений: для посадки с натягом:

/ =4,6 [3,с.272,табл.11.2]

/ =3,1 [3,с.272,табл.11.2]

Для шпоночного паза на ступени вала, диаметром d=75мм:

=0,66 [3,с.272,табл.11.3]

=2,15 [3,с.271,табл.11.2]

=2 [3,с.271,табл.11.2]

/ =2,15/0,66=3,26

/ =2/0,66=3,03

Посадка с натягом является более опасным концентратором напряжений, дальнейшую проверку будем вести только для посадки с натягом.

1. Определим напряжения в опасном сечение:

Нормальные напряжения изменяются по симметричному циклу, при котором амплитуда напряжений равна напряжениям изгиба :

[3,с.269]

³=0,1*75³=42187,5 мм³ –осевой момент сопротивления сечения вала [3,с.270,табл.11.1],

М= Н*м,

Н/мм².

Касательные напряжения изменяются по отнулевому циклу, при котором амплитуда цикла равна половине расчетных напряжений кручения

[3,с.269], где

-крутящий момент,

-полярный момент инерции сопротивления сечения вала [3,с.270,табл.11.1]

мм³

2. Определим коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений для расчетного сечения вала:

[3,с.270]

[3,с.270]

и эффективные коэффициенты напряжений, зависят от сечения и механических характеристик материала

/ =4,6 [3,с.272,табл.11.2]

/ =3,1 [3,с.272,табл.11.2]

-коэффициент влияния шероховатости, [3,с.272,табл.11.4]

-коэффициент влияния поверхностного упрочнения, [3,с.272,табл.11.5]

=3,64

2,57

3. Определим пределы выносливости в расчетном сечение вала, Н/мм²:

[3,с.273]

[3,с.273],

где и 0,58* -пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения, Н/мм²:

Н/мм² [3,с.53, табл.7.3]

Н/мм²,

²

²

4. Определим коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

[3,c.273]

[3,c.273]

5. Определим общий коэффициент запаса прочности сечения:

[3,с273]

[S]-прочность и жесткость ведомого вала в наиболее нагруженном сечение обеспечены.

Расчёт быстроходного вала.

Быстроходный вал изготавливается из стали 40ХН, метод термической обработки - улучшение и закалка ТВЧ с пределом изменения твёрдости зубьев на поверхности HRC=48….53.. По таблице [3,с.53,табл.3.2] определим параметры материала вала: , .

По эпюрам напряжений наиболее нагруженным является сечение 2-2, проходящее через точку приложения реакции подшипника А.

Концентратором напряжения в данном случае является посадка с натягом на ступени вала диаметром d=55 мм.

1. Определим напряжения в опасном сечение:

[3,с.269]

³=0,1*55³=16637,5 мм³ –осевой момент сопротивления сечения вала [3,с.270,табл.11.1],

М= Н*м,

Н/мм².

Касательные напряжения изменяются по отнулевому циклу, при котором амплитуда цикла равна половине расчетных напряжений кручения

[3,с.269], где

-крутящий момент,

-полярный момент инерции сопротивления сечения вала [3,с.270,табл.11.1]

мм³

2. Определим коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений для расчетного сечения вала:

[3,с.270]

[3,с.270]

и эффективные коэффициенты напряжений, зависят от сечения и механических характеристик материала

/ =4,6 [3,с.272,табл.11.2]

/ =3,05 [3,с.272,табл.11.2]

-коэффициент влияния шероховатости, [3,с.272,табл.11.4]

-коэффициент влияния поверхностного упрочнения, [3,с.272,табл.11.5]

=3,64

2,54

3. Определим пределы выносливости в расчетном сечение вала, Н/мм²:

[3,с.273]

[3,с.273],

где и 0,58* -пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения, Н/мм²:

Н/мм² [3,с.53, табл.7.3]

Н/мм²,

Н/мм²

Н/мм²

4. Определим коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

[3,c.273]

[3,c.273]

5. Определим общий коэффициент запаса прочности сечения:

[3,с273]

[S]-прочность и жесткость ведущего вала в наиболее нагруженном сечение обеспечены.