4.2. Расчет подшипников тихоходного вала.
Исходные данные
Расчет подшипника выполняем для наиболее нагруженной опоры.
Подшипник № 215
Размеры подшипника: d = 85 мм, D = 150 мм, B = 28 мм
Динамическая грузоподъёмность C = 83200 Н
Статическая грузоподъёмность C0 = 64000 Н
Радиальная нагрузка на подшипник Fr = 11122 Н
Осевая нагрузка на подшипник Fa = 2743 Н
Частота вращения кольца подшипника n = 187,5 об/мин
Проверка работоспособности
Эквивалентная динамическая нагрузка:
P = Kб KТ (XVFr + YFa),
где X - коэффициент радиальной нагрузки;
Y - коэффициент осевой нагрузки;
Kб=1.3 – коэффициент безопасности ;
KТ - температурный коэффициент,
KТ=1
при температуре подшипникового узла T
<100
;
V – коэффициент вращения,
V=1 при вращении внутреннего кольца подшипника.
Параметр осевого нагружения e определяют по формуле:
е
=0,28
=0,25
=18,7
– 14,2
Сos
=15
Если
e
следует принять X=1,
Y=0.
При
>e
для этих подшипников принимают X
= 0.56, Y
=
Окончательно
получим
=
=
0,24
e
X =1 Y = 0
P = 1,3.1(1.1.11122 + 0) = 14458,6 Н
Долговечность подшипника при максимальной нагрузке, ч:
Lh=
=
=
16888 ч
где m=3 показатель степени кривой усталости для шарикоподшипников.
Если задан типовой режим нагружения, то эквивалентная долговечность подшипника
Lтр = 12500ч.
Долговечность обеспечена.
5. Определение опорных реакций изгибающих и крутящих моментов.
5.1. Быстроходный вал
F
=120
=7959,5
H
;
F
;
-7959,5+6360,9+12566-10973,1=0
;
;
;
;
;
;
;
;
-7959,5(0,132+0,112+0,112)+6366,9(0,112+0,112)+12566*0,112=0;
M(F
)=
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
5.2. Тихоходный вал
F
=30
=6494H;
;
+
;
;
;
;
;
10428б7-12566-4356б7+6494=0
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
=
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
6. Уточненный расчет валов
6.1.Тихоходный вал
6.1.1. Сечение: в-в
Экспериментально установлено, что наиболее вероятным видом разрушения вала является усталостное разрушение при действии переменных напряжений. Расчет вала на усталостную прочность заключается в определении коэффициента запаса прочности S и сопоставлении его с допускаемым значением.
Определяем по формуле:
S
=
где
и
-
коэффициенты запаса прочности по
нормальным и касательным напряжениям.
Условие прочности вала имеет вид
S
[S]
где [S] - допускаемый коэффициент запаса прочности.
Рекомендуемое значение [S] =1,5…2,5.
Значения
и
определяют по формулам
=
=18,2;
=
=45;
где
и
- пределы выносливости материала при
симметричном цикле изгиба и кручения;
и
-
амплитуды напряжений цикла;
и
-
средние напряжения цикла,
и
- коэффициенты перехода от пределов
выносливости образца к пределам
выносливости детали,
и
-
коэффициенты чувствительности к
асимметрии цикла.
Значения
и
равны:
=
0.02(1+0.01
)=
0,2
=
0.5
=
0,1
Пределы выносливости материала при симметричном цикле изгиба и кручения определяются по следующим формулам:
=
0.35
+100= 415 МПа
=
0.58
=
240,7 МПа
здесь
-
предел прочности материала вала (табл.
1.5 [1])
При вычислении амплитуд и средних напряжений цикла принимают, что напряжения изгиба меняются по симметричному циклу, а касательные по наиболее неблагоприятному отнулевому циклу. В этом случае
=
=
19,4МПа
=
=
0,48МПа
=
=
=1,91МПа
Коэффициенты
=
(
+KF
-1)/KV,
=
(
+KF
-1)/KV,
где
и
- эффективные коэффициенты концентрации
напряжений
(табл.
2.5…4.5 [1]);
=
2,05
=
1,65
и
-
коэффициенты влияния размера поперечного
сечения вала;
=
=0,61
=
=
0,61
KF - коэффициент влияния шероховатости поверхности, определяется по табл. 5.5 [1]:
KF= 1
KV - коэффициент влияния упрочнения.
При отсутствии упрочнения поверхности рассчитываемого участка вала принимают KV =1,8
В результате расчета получили:
=
1,86
=
1,5
=18,2
=
45
S = 16,8
Усталостная прочность вала в сечении обеспечена.