4.2.8Определение изгибающих и крутящих моментов на ведомом валу.
4.5.1 Изгибающие моменты в сечении C.
Вертикальная плоскость:
Mc= -Rd*CD=-0.609*55=-33.5 Н*м
Горизонтальная плоскость:
Mc=Rd*CD=0.2*55=11 Н*м
4.5.2 Изгибающие моменты в сечении B.
Вертикальная плоскость:
Mb= -Rd*BD-Ft*BC=-0.609*110-1.2*55=-133H*м
Горизонтальная плоскость:
Mb=Rd*BD-Fr*BC=0
4.5.3 Изгибающие моменты в сечении A
Вертикальная плоскость:
Ma= -Rd*AD-Ft*AC+Rb*AB=-0.609*205-1.2*150+3.209*95=0
Крутящий
момент в сечении ,A
B
и C
равен T2=
128.4 Н
м
4.4 Расчет подшипников на долговечность
Подшипник 209 ГОСТ 8338-75:
Расчет подшипника ведем для наиболее нагруженной опоры C.
4.2.1Коэффициент вращения
При вращении внутреннего кольца подшипника V=1.
4.2.2 Коэффициенты нагрузки
Принимаем X=1, Y=0, так как осевая нагрузка отсутствует.
4.2.3 Температурный коэффициент
При рабочей температуре подшипника t < 1050С принимаем KT = 1
4.2.4 Коэффициент
безопасности для режима работы
4.2.5 Эквивалентная динамическая нагрузка
P = KT Кб ( X·V·RС + Y·Fa)=1·1,3·(1·1·3,4+0·0) = 4,173кН
4.2.6 Долговечность подшипника при максимальной нагрузке
Lh=106/60n2 *(С/Р)=106/60*237,25 *(33,2/4,137)3 =36 307 ч.
m =3 – для шарикоподшипников
4.2.7 Эквивалентная долговечность подшипника
Le=Lh/uk=36307/0,5=72 614 ч.
где = 0,5 – коэффициент эквивалентности для тяжёлого режима нагружения.
Поскольку LE =72 614 ч > 12 500 ч, то выбранный подшипник удовлетворяет заданным условиям работы.
5. Проверочный расчет тихоходного вала
5.1 Расчет вала на усталостную прочность
В качестве опасных сечений рассмотрим те, в которых действуют наибольшие изгибающие моменты и имеются концентраторы напряжений. К таким сечениям относятся:
- сечение C, для которого концентратором напряжения является посадка с натягом внутреннего кольца подшипника;
- сечение B, для которого концентраторами напряжений являются посадка с натягом зубчатого колеса и шпоночный паз.
5.2 Расчет вала в сечении в.
5.2.1Характеристики сечения
В сечении действую: Суммарный изгибающий момент
МИ = изгибающий момент
Ми=133 Н*м
- крутящий момент ТIІ =128,4Н*м
Диаметр вала d = 45 мм
Сталь 45
:
=
780 МПа
5.2.2 Геометрические характеристики сечения
- осевой момент сопротивления
WX
= 
= =8946 мм3
- полярный момент сопротивления
WP
= 
= =17892 мм3
- площадь сечения
А
= 
= =1590,4 мм3
5.2.3 Определение напряжений
- Напряжения изгиба меняются по симметричному циклу с амплитудой
σа=
= =14,86 МПа
- Среднее значение цикла нормальных напряжений
σm=
= 
- Касательное напряжения меняются по отнулевому циклу
τа=τm= = =3,58МПа
5.2.4 Пределы выносливости
Пределы выносливости углеродистых сталей при симметричном цикле изгиба и кручения определяются следующим образом:
=
0,43
=
0,43
780
= 335,4 МПа
=
0,58
=
0,58
335,4
= 194,53 МПа
5.2.5 Эффективные коэффициенты концентрации напряжений и коэффициент влияния размера поперечного сечения
Выбираем тип
концентратора напряжения и по
соответствующей таблице для этого типа
выбираем значения коэффициентов
концентраций напряжений по изгибу (
)
и по кручению (
).
Для посадки с
натягом находим коэффициент
,
где
- коэффициент влияния размера поперечного
сечения вала. Это отношение находим по
ГОСТ 25.504-82
в соответствии с диаметром вала
=4,44.
Значение
вычислим по формуле:
=0,6 +0,4= 0,6*4,44+0,4=3,064
5.2.6 Коэффициент влияния шероховатости поверхности
Примем, что поверхность вала под подшипник получена чистовым шлифованием с Ra = 0,8 мкм, этой величине соответствует kF = 1,2.
5.2.7 Коэффициенты чувствительности к асимметрии цикла
0,02
(1+0,01
)=0,02
(1+0,01
780)=0,176
0,5
0,5
0,176
= 0,088
5.2.8 Коэффициент влияния упрочнения
Примем, что на участке вала с опасным сечением упрочнение отсутствует, поэтому kV = 1.
5.2.9 Коэффициенты перехода от пределов выносливости образца к пределам выносливости детали
KσD==(4,44+1,2-1)/1 =4,64
KτD= =(3,064+1,2-1)/1=3,24
5.2.10 Коэффициенты запаса прочности
Sσ=
= =4,9
Sτ=
= =13,19
Общий коэффициент запаса прочности
S=
= =5,16
[S]=2
Усталостная прочность вала в сечении В обеспечена.