Проектирование двухступенчатого планетарного редуктора (максимальный момент на тихоходном валу - 3500 Нм, частота вращения - 72 об/мин), страница 5

В сечение II-II изгибающий момент достигает максимального значения, а концентратором является переходная посадка.

III.  Определение напряжения в опасных сечениях.

В сечении I-I:

Значения W_I и W_рI для сечения I-I из-за отсутствия более точных данных рассчитаны для круглого сечения, диаметр которого равен диаметру делительной окружности шестерни.

IV.  Расчет механических характеристик материала вала-шестерни.

Для стали 25ХГМ, нитроцементированной до твердости 32-45 HRC, по данным табл.2.2[6]:

σ_в=1200 МПа

σ_т=1100 МПа

Усталостные характеристики:

Пределы выносливости при R=-1

при R=0

V.  Определение коэффициентов перехода от предела выносливости образца к пределу выносливости детали.

Коэффициенты влияния абсолютных размеров:

в сечении I-I при d=40 мм   ε_σ=ε_τ=0,78

в сечении II-II при d=35,5 мм                     ε_σ=ε_τ=0,8 (рис.4.10 [5])

Коэффициенты шероховатости:

в сечении I-I при R_a=0,8 принимаем

в сечении II-II при R_a=1,6 принимаем (табл.4.3 [5])

В сечении I-I концентрация напряжений вызывается посадка и подшипник на вал:  и  (табл.4.2 [5])

Эффективным коэффициентом концентрации напряжений в сечении II-II является переходная посадка для шарикоподшипника на вал - шестерню  и с учетом интерполяции данных табл.4.2 [5].

Коэффициенты упрочнения в расчетных сечениях k_у=2,0

Коэффициенты перехода:

для сечения I-I

для сечения II-II

Определение коэффициентов долговечности k_сσ и k_сτ.

Эквивалентное число циклов при a=1 и m=9

Коэффициент долговечности

Следовательно, k_сσ=k_сτ=1

VI.  Определение коэффициента запаса прочности:

Условие выполняется, из чего следует правильность конструкции вала-шестерни.

Условие выполняется, из чего следует правильность конструкции вала-шестерни.

8. Проверочный расчет подшипников быстроходного вала

Расчёт подшипников обычно производится по критериям: динамической грузоподъёмности С и статической грузоподъёмности С₀.

Проверочный расчёт на долговечность сводится к проверке неравенства L≥L_Е, где L ‑ долговечность подшипника, млн. об.:

где  для шарикоподшипников; К_кач –коэффициент качения, выбирается в зависимости от класса точности подшипника. Принимаем класс точности подшипников 0, следовательно, коэффициент качения: К_кач=1.

L_E – эквивалентная долговечность, которую подшипник должен выдерживать за полный срок службы, млн. об.:

,

Для передач с постоянным передаточным отношением (как в рассматриваемом случае) при нереверсивной нагрузке, а также при реверсивной нагрузке у передач с прямозубыми колесами приведенная нагрузка Р_i прямо пропорциональна значению передаваемого момента Т_i, и поэтому:

где n – частота вращения, (мин^-1); L_h – продолжительность работы (ч) подшипника при действии приведенной нагрузки за полный срок службы.

Величина L стандартного подшипника определяется по динамической грузоподъёмности С и по приведённой расчётной нагрузке P_расч, действующей на подшипник, где С=20,1кН.

, где F_r – радиальная нагрузка на подшипник, Н; F_а – осевая нагрузка на подшипник, Н;

К_Т=1 – температурный коэффициент равный единице, так как рабочая температура ;

К_s=1,3 – коэффициент безопасности;

V=1 – коэффициент вращения;

X=1, Y=0 – коэффициенты радиальной и осевой нагрузок.

Так как в нашем случае на валу - шестерни быстроходного вала стоит два шарикоподшипника, формула для определения приведенной нагрузки принимает вид:

Приведенная нагрузка на первый шарикоподшипник (более загруженный):

Приведенная нагрузка на второй шарикоподшипник (менее загруженный):

Эквивалентную долговечность за полный срок службы определяют по формуле:

Определяем величину долговечности:

Условие L≥L_E выполняется для обоих шарикоподшипников, следовательно, они подобраны правильно.

9. Расчет соединений

I.  Расчет призматических шпонок:

Размеры сечений призматических шпонок выбирают в зависимости от диаметра вала . Материалом шпонок выбираем сталь Ст6 с пределом прочности . Длину призматических шпонок  выбирают из стандартного ряда в соответствии с расчетом на смятие по боковым сторонам шпонки:

где  - наибольший крутящий момент с учетом динамических нагрузок при пуске или внезапном торможении, ;  - высота шпонки;  - заглубление шпонки в вал, .