Проектирование привода к межэтажному подъемнику, страница 7

II-II – сечение нагружено максимальными по эпюре XOZ изгибающими моментами, концентратор напряжений – посадка с натягом внутреннего кольца подшипника на вал.

III-III – посадка с натягом внутреннего кольца подшипника на вал.

По указанной выше методике производятся расчеты статической прочности вала.    d = 64 мм и b =18 мм и h = 11 мм.

;

К_П = 2,2;  F_a2 =  818,2664 Н;  Т₂ = 365,4068 Н/м; М_х1 = 239400,512 Н·мм;             М_у1 = 78340,34 Н·мм;  σ_Т = 750 МПа; τ_Т =  450 МПа.

;

;

  

II – II.  При   d = 55 мм.

; 

;

К_П  = 2,2;   F_a2  =  818,2664  Н;   Т₂  =  365,4068  Н/м;  М_х2  =  261645,01 Н·мм;   М_у2 = 0 Н·мм;  σ_Т = 750 МПа; τ_Т =  450 МПа.

;

;

;

     

III – III.   При   d = 55 мм.

; 

;

К_П  = 2,2;   F_a2  =  818,2664  Н;   Т₂  =  365,4068  Н/м;  М_х2  =  2717,352Н·мм;   М_у2 = 6779,453 Н·мм;  σ_Т = 750 МПа; τ_Т =  450 МПа.

;

;

          

Из расчетов: для сечения I-I  S_t1  = 20,3589 ≥ [S_t] = 1,3…2 – статическая прочность обеспечена;

для сечения II-II  S_t2 = 13,7426 ≥ [S_t]=1,3…2 – статическая прочность обеспечена.

для сечения III-III S_t3 = 88,556 ≥ [S_t]=1,3…2 – статическая прочность обеспечена.

7.6 Уточненный расчет валов

Уточненный расчет на сопротивление усталости отражают влияние разновидности цикла напряжений, статических и усталостных характеристик материалов, размеров, формы и состояния поверхности. Расчет выполняется в форме проверки коэффициента S запаса прочности, минимально допустимое значение которого принимается  [S] =  2,5.

Для каждого из установленных опасных сечений вала вычисляется коэффициент S:

где  S_σ и S_τ – коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям, определяются по зависимостям:

здесь  σ_а и τ_а – амплитуды напряжений цикла;

τ_m – средние напряжения цикла, τ_m = τ_к /2;

ψ_τD – коэффициент влияния ассиметрии цикла напряжений для рассматриваемого сечения, , ψ_τ = 0,1 – для стали 40Х при диаметре 120 мм, К_τD – см. ниже.

Напряжения в опасных сечениях вычисляются:

 ,   , где   - результирующий изгибающий момент, Н·м;

М_К - крутящий момент, М_К = Т, Н·м;

W и W_K - моменты сопротивления сечения вала при изгибе и кручении, мм³.

Пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении:

  ,    , где  σ_-1 и τ_-1 - пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения, для  стали  40Х  при диаметре 120  мм  σ_-1 = 410 МПа, τ_-1 = 240МПа;

К_σD и К_τD - коэффициенты снижения предела выносливости.

Значения К_σD и К_τD вычисляются:

    ,    , где  К_σ и К_τ - эффективные коэффициенты концентрации напряжений;

К_dσ и К_dτ - коэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения;

К_Fσ и К_Fτ - коэффициенты влияния качества поверхности;

K_V  - коэффициент влияния поверхностного упрочнения.

7.6.1. Расчет на сопротивление усталости быстроходного вала (червяка).

По указанной выше методике производятся расчеты сопротивления усталости быстроходного вала. Обоснование выбора необходимых в расчетах коэффициентов.

Для сечения I - I :

К_σ = 2,55 и  К_τ = 2,1 – при  σ_В = 900 МПа  и  t/r = 6,  r/d = 1/30 = 0,0333;

(таб.10,10 стр. 171)

К_dσ = 0,88 и К_dτ = 0,88– при диаметре вала = 30 мм;(табл. 10,7 стр. 170)

К_Fσ = 0,82 и К_Fτ = 0,89 – для R_a = 3,2 – обтачивание чистовое при σ_В > 700 МПа; (табл. 10,8 стр. 170).

K_V  = 1 – без упрочнения, при К_σ > 1,8.

Для сечения I-I :   При d = 24  мм.

; ;  Т₁ = 26,194 Н/м;    ;  М_х1 =  27154,1366  Н·мм;

М_у1 = 12640,9173 Н·мм;  σ_Т = 750 МПа; τ_Т =  450 МПа.

;

;

К_σ = 2,55;   К_τ = 2,1;   К_dσ = 0,88;   К_dτ = 0,88;  К_Fσ = 0,82;  К_Fτ = 0,89 ;   K_V  = 1; σ_-1  =  410 МПа,  τ_-1  =  240 МПа;

  

;   .

ψ_τ = 0,1;   

 ;

Для сечения II-II :  При d_f1= 50,5

К_σ = 2,5 и К_τ = 1,9 – при σ_В = 900 МПа – нарезка витков червяка;

К_dσ = 0,8065 и К_dτ = 0,8065 – при диаметре вала = 50,5 мм;

К_Fσ = 1 и К_Fτ = 1 – для R_a < 0,2 – шлифование и полирование при σ_В > 700 МПа;