Назначение припусков, напусков и допусков на штамповки (максимальный момент на тихоходном валу - 3000 Н*м, частота вращения - 70 об/мин), страница 4

V.  Проектировочный расчет валов.

Диаметры консольных участков (мм) входного и выходного валов весьма приближенно могут приняты

где  – крутящий момент, передаваемый валом, Н*м;

, Мпа – допускаемое касательное напряжение.

Для быстроходной ступени   . Сталь I2X2H4A

. Принимаем

Для тихоходной ступени  Сталь 45 (улучшение)

. Принимаем

VI.  Проверочный расчет вала быстроходной ступени.

     Расчетные схемы валов и осей редукторов представляют в виде ступенчатых или гладких балок на шарнирных опорах. Подшипники, одновременно воспринимающие осевые и радиальные нагрузки, заменяют шарнирно неподвижными опорами, а подшипники, воспринимающие только радиальные силы – шарнирно подвижными опорами.    Расстояние между центром шпоночного паза и центром первого подшипника

VII.1. Исходные данные.

Расстояние между центром шпоночного паза и центром первого подшипника l₁=70 мм. Расстояние между центрами подшипников l₂=87 мм. Расстояние между центром второго подшипника и центром зубчатого колеса l₃=28 мм. Диаметр расположения пальцев МУВП Dm=100 мм. Крутящий момент зубчатого колеса a₂, . Диаметр зацепления зубчатого колеса a₂, .

VII.2. Расчет сил действующих на вал.

VII.2.а. Сила действующая на зубчатое колесо.

где: W - коэффициент неравномерности распределения нагрузки между сателлитами рис.6.8[1]

n - коэффициент учитывающий влияние погрешностей изготовления и монтажа

a_w – угол зацепления

VII.2.б. Сила действующая со стороны муфты (МУВП).

- окружное усилие

- радиальное усилие

Расчетная схема вала.

VII.2.в. Определение реакций опор.

   

 =>  =>

VII.2.г. Построение эпюр силовых факторов.

I участок:

      

      

II участок:

      

   

III участок:

    

    

По результатам расчета строим эпюры.

Из эпюр видно, что опасным сечением в данном случае является место посадки левого(первого) подшипника, так же в этом сечении действуют концентраторы напряжений: посадка с натягом и выкрутка.

VII.2.д. Расчет коэффициента запаса прочности вала.

Определение напряжения.

коэффициент асимметрии цикла

Определение пределов выносливости.

Определение масштаба факторов.

Из рис.4.10[2] для легированной стали при d=32 мм

Определение эффективных коэффициентов концентрации.

Из таб.4.2[2] для посадки с натягом при d=32 мм и  имеем

,

Определение коэффициента шероховатости.

Вместе посадки подшипника  по таб.4.3[2] имеем

.

Определение коэффициента упрочнения.

Данный коэффициент определяется по таб.4.4[2], за неимением эмперического коэффициента для данного коэффициента концентрации напряжения полагаю .

Определение коэффициента перехода от предела прочности образца к пределу прочности детали.

    

Определение коэффициента долговечности.

Для упрочненных валов с концентраторами напряжения m=9

  т.к. N_E>N₀ =>

.

Определение коэффициентов чувствительности к асимметрии цикла.

Для валов подвергнутых поверхностному упрочнению (цементации) выбираю

.

Определение коэффициентов запаса прочности S_sи S_t.

При совместном действии нормальных и касательных напряжений запас прочности вычисляют по формуле: 

Т.к. S>[S]=2,0¸2,5 то вал быстроходной ступени отвечает условиям прочности.

VII.  Проверочный расчет шарикоподшипников быстроходного вала.

Т.к. подшипники для валов мы уже выбрали, то данный расчет сводится к определению необходимого количества замен подшипников.

     Проверочный расчет на долговечность сводится к проверки неравенства , где L – долговечность подшипника миллионов оборотов в минуту, L_E – эквивалентная долговечность которую подшипник должен выдержать за полный срок службы миллионов оборот. Для вала быстроходной ступени мы выбрали два радиальных шарикоподшипника типа легкой серии имеющих грузоподъемность С=15900 кг.

VIII.1. Расчет долговечности подшипника.

Номинальная долговечность подшипника – это число оборотов или часов (при заданной постоянной частоте вращения), которое подшипник должен проработать до появления первых признаков усталости материала дорожки качения любого кольца или тела качения.