- •Г.В. Лепеш
- •Содержание
- •Предисловие
- •1. Общие определения и рекомендации
- •2. Задание на контрольные работы
- •3. Исходные данные
- •4. Расчет силовых и кинематических характеристик привода
- •4.1. Определение мощности на приводном валу
- •Ориентировочные значения частных к. П. Д.
- •4.2. Выбор электродвигателя
- •4.3. Кинематический расчет привода
- •5. Расчет параметров зубчатых колес
- •5.1. Определение механических свойств материалов
- •Механические характеристики некоторых материалов зубчатых колес
- •5.2. Расчет параметров передачи
- •6. Конструирование валов редуктора
- •6.1. Расчет диаметров валов
- •6.2. Расчет шпоночных соединений
- •6.3. Расчет зубчатой муфты
- •Основные параметры зубчатых соединительных муфт
- •6.4. Разработка чертежа вала редуктора
- •7. Проверочный расчет быстроходного вала
- •7.1. Определение реакций опор
- •7.2. Расчет статической прочности вала
- •7.3. Уточненный расчет прочности вала
- •При различных видах поверхностной обработки
- •8. Подбор подшипников качения
- •Список литературы
- •Основы проектирования и конструирования
- •192171, Г. Санкт-Петербург, ул. Седова, 55/1
7.3. Уточненный расчет прочности вала
Этот расчет производится для определения коэффициента запаса прочности для опасного поперечного сечения. Опасным является то сечение, для которого коэффициент запаса прочности минимален. Поскольку заранее определить опасное сечение нельзя, поэтому расчет выполним для двух опасных "подозрительных" сечений: (z=0) и (z=а).
Определим усталостные характеристики материала вала – шестерни, изготовленной из стали 45 с улучшением (см. табл. 5 ). При симметричном цикле (R = -1) имеем:
При пульсационном цикле (R = 0) имеем
;
.
Рассчитаем коэффициенты, отражающие соотношение пределов выносливости при симметричном и пульсирующем циклах соответственно изгиба и кручения
;
Определим коэффициент перехода от предела выносливости образца к пределу выносливости детали. Для этого из графика, приведенного на рис.15 [3] определим коэффициенты влияния абсолютных размеров:
- в сечении (z=0) при получим = = 0,73;
- в сечении (z=а) при получим = = 0,79.
Зададим коэффициенты шероховатости [3] по табл. 11 в зависимости от шероховатости поверхности :
- в сечении (z=0) при = 1,25 kn = kn = 1,1 .
- в сечении (z=а) при = 2,5 kn = kn = 1,2.
Таблица 11
Коэффициенты шероховатости kn и kn
Состояние поверхности |
, МПа |
||
600 |
800 |
1200 |
|
0,32-0,08 1,25-0,32 10-25 |
1,00 1,06 1,2 |
1,00 1,10 1,25 |
1,00 1,25 1,5 |
Эффективные коэффициенты концентрации напряжений определим из графика, приведенного на рис.16:
- в сечении (z=0) для концентратора в виде шпоночного паза имеем (см. рис. 10) эффективные коэффициенты концентрации при изгибе и кручении соответственно k = 2,3 и k = 2,1;
- в сечении (z=а) для концентратора в виде посадки с гарантированным натягом подшипника на вал на основании табл.12. имеем
k / = 3,9; k / = 1 + 0,6 ( k / - 1 ) = 1 + 0,6 2,9 = 2,74.
Таблица 12
Отношение k/ и k/ для участков вала в месте посадки деталей
Диаметр |
Посадка |
Предел прочности, МПа |
|||||
600 |
700 |
800 |
900 |
1000 |
1200 |
||
k/ (изгиб) |
|||||||
30 |
с натягом переходная скользящая |
2,75 2,06 1,79 |
3,0 2,25 1,95 |
3,25 2,44 2,11 |
3,5 2,63 2,28 |
3,75 2,82 2,44 |
4,25 3,19 2,76 |
50 |
с натягом переходная скользящая |
3,36 2,52 2,18 |
3,66 2,75 2,38 |
3,96 2,97 2,57 |
4,28 3,20 2,78 |
4,60 3,45 3,0 |
5,20 3,90 3,40 |
100 и более |
с натягом переходная скользящая |
3,60 2,70 2,84 |
3,94 2,96 2,56 |
4,25 3,20 2,76 |
4,60 3,46 3,0 |
4,90 3,98 3,18 |
5,60 4,20 3,64 |
k/ (кручение) |
|||||||
30 |
с натягом переходная скользящая |
2,05 1,64 1,47 |
2,20 1,75 1,57 |
2,35 1,86 1,67 |
2,50 1,98 1,77 |
2,65 2,09 1,86 |
2,95 2,31 2,06 |
50 |
с натягом переходная скользящая |
2,52 2,03 1,71 |
2,60 2,15 1,83 |
2,78 2,28 1,95 |
3,07 2,42 2,07 |
3,26 2,57 2,20 |
3,62 2,74 2,42 |
100 и более |
с натягом переходная скользящая |
2,56 2,04 1,83 |
2,76 2,18 1,94 |
2,95 2,32 2,06 |
3,16 2,48 2,20 |
3,34 2,80 2,31 |
3,76 2,92 2,58 |
Примем коэффициент упрочнения в расчетных сечениях равным kу=1,0 поскольку поверхность вала не упрочняется. В противном случае его необходимо выбрать из табл. 13 [3]. Рассчитаем коэффициенты перехода:
- для сечения (z=0):
;
;
Таблица 13
Коэффициент упрочнения kу валов