Материал: Буркин

Суммарный изгибающий момент под шестернёй равен:

70532 Н*мм. (10.5)

Таким образом, наибольший изгибающий суммарный момент действует в сечении под шестернёй и равен 70532 Н*мм.

Проверку проводим по наиболее нагруженному сечению под шестернёй.

Предел выносливости материала вала при симметричном цикле напряжения изгиба для стали 45, термообработка улучшение:

МПа [8, табл. 3.1, cтр. 49].

Предел выносливости материала вала при симметричном цикле напряжения кручения:

МПа (10.6)

Определим амплитуду и среднее значение цикла нормальных напряжений.

Осевой момент сопротивления сечения вала со шпоночным пазом [8, табл. 6.15, cтр. 158]:

7607 мм³, (10.7)

где d₄ - диаметр участка ведущего вала под шестерню (см. п. 4.3);

b - ширина шпоночного паза под шестерню на ведущем валу (см. п. 8.1.2);

t₁ - глубина шпоночного паза на валу (см. п. 8.1.2).

Нормальные напряжения изменяются по симметричному циклу, тогда амплитуда цикла:

При симметричном цикле изменения напряжений среднее значение цикла

Определим амплитуду и среднее значение цикла изменения касательных напряжений.

Полярный момент сопротивления сечения вала со шпоночным пазом [8, табл. 6.15, cтр. 158]:

16548 мм³, (10.9)

где d₄ - диаметр участка ведущего вала под шестерню (см. п. 4.3);

b - ширина шпоночного паза под шестерню на ведущем валу (см. п. 8.1.2);

t₁ - глубина шпоночного паза на валу (см. п. 8.1.2).

Касательные напряжения изменяются по отнулевому циклу, тогда амплитуда и среднее значение цикла:

где Т₁ - крутящий момент ведущего вала редуктора (п. 1.5).

По таблице [8, таблица 6.16, стр. 159] определяем эффективные коэффициенты концентрации напряжений для шпоночного паза, выполненного концевой фрезой:

Н/мм² – при _в = 780 МПа для стали 45 с термообработкой улучшение [8, табл. 3.1, cтр. 49];

Н/мм² – при _в = 780 МПа для стали 45 с термообработкой улучшение [8, табл. 3.1, cтр. 49].

По таблице [8, таблица 6.17, стр. 159] определяем коэффициенты, учитывающие масштабный фактор:

0,84 - для диаметра вала 45 мм, строка «Изгиб для углеродистой стали»;

0,72 - для диаметра вала 45 мм, строка «Изгиб для легированной стали, кручение для всех сталей».

По таблице [8, таблица 6.18, стр. 160] для шлифованных поверхностей определяем коэффициент, учитывающий влияние качества обработки:

По таблице [8, таблица 6.19, стр. 160] находим коэффициенты, учитывающие влияние асимметрии цикла напряжений на прочность вала для среднеуглеродистой стали:

- при изгибе;

- при кручении.

Определяем для опасного сечения коэффициенты запаса выносливости по нормальным и касательным напряжениям:

15,1 (10.11)

307 (10.12)

Общий коэффициент запаса выносливости:

28,4 (10.13)

Условие соблюдается, = 1,5 – допускаемый коэффициент запаса прочности.

Прочность вала обеспечена.

10.2. Ведомый вал

Составим уравнения изгибающих и крутящего моментов по участкам (рис. 10.2).

Уравнения изгибающих моментов по участкам в горизонтальной плоскости.

Участок

Участок

при

при 66802 Н*мм.

Участок

при 66802 Н*мм;

при 0 Н*мм.

-301847

-126587

32

66802

Рис. 10.2

Уравнения изгибающих моментов по участкам в вертикальной плоскости.

Участок

при

при -301847 Н*мм.

Участок

при -301847 Н*мм;

при -126587 Н*мм.

Участок

при -126587 Н*мм;

при 32 Н*мм.

Суммарный изгибающий момент под колесом равен:

143132 Н*мм.

Наибольший изгибающий момент действует в сечении под опорой A и равен 301847 Н*мм.

Проверку проводим по наиболее нагруженному сечению под опорой А.

Предел выносливости материала вала при симметричном цикле напряжения изгиба

Предел выносливости материала вала при симметричном цикле напряжения кручения

Определим амплитуду и среднее значение цикла изменения нормальных напряжений.

Осевой момент сопротивления сечения для гладкого вала [8, табл. 6.15, cтр. 158]:

12266 мм³,

где d₃ - диаметр участка ведомого вала под опорой А (под подшипник) (см. п. 4.4).

Нормальные напряжения изменяются по симметричному циклу, тогда амплитуда цикла:

24,6 МПа

При симметричном цикле изменения напряжений среднее значение цикла

Определим амплитуду и среднее значение цикла изменения касательных напряжений.

Полярный момент сопротивления сечения вала:

24531,3 мм³.

Касательные напряжения изменяются по отнулевому циклу, тогда амплитуда и среднее значение цикла, МПа:

6,7.

По таблице [8, таблица 6.16, стр. 159] определяем эффективные коэффициенты концентрации напряжений для ступенчатого перехода с галтелью:

Н/мм² – при _в = 780 МПа для стали 45 с термообработкой улучшение [8, табл. 3.1, cтр. 49];

Н/мм² – при _в = 780 МПа для стали 45 с термообработкой улучшение [8, табл. 3.1, cтр. 49].

По таблице [8, таблица 6.17, стр. 159] определяем коэффициенты, учитывающие масштабный фактор:

0,82 - для диаметра вала 60 мм, строка «Изгиб для углеродистой стали»;

0,71 - для диаметра вала 60 мм, строка «Изгиб для легированной стали, кручение для всех сталей».

По таблице [8, таблица 6.18, стр. 160] для шлифованных поверхностей определяем коэффициент, учитывающий влияние качества обработки:

По таблице [8, таблица 6.19, стр. 160] находим коэффициенты, учитывающие влияние асимметрии цикла напряжений на прочность вала для среднеуглеродистой стали:

- при изгибе;

- при кручении.

Определяем для опасного сечения коэффициенты запаса выносливости по нормальным и касательным напряжениям:

5,2;

12,2.

Общий коэффициент запаса выносливости:

4,8.

Условие соблюдается, = 1,5 – допускаемый коэффициент запаса прочности.

Прочность вала обеспечена.

11. Выбор масла и расчёт его объёма

Выбираем сорт масла: И-Г-А-46.

Определяем длину масляной ванны:

= 425 мм, (11.1)

где - радиальный зазор между внутренней стенкой корпуса и зубчатым колесом, определяется по сборочному чертежу (рис. 11.1);

a_w - межосевое расстояние цилиндрической передачи (п. 3.3, формула 3.20);

d_a1 - диаметр окружности выступов шестерни (п. 3.3, формула 3.16);

d_a2 - диаметр окружности впадин шестерни (п. 3.3, формула 3.16).

Рис. 11.1

Определяем ширину масляной ванны:

100 мм, (11.2)

где l_ст - длина ступицы зубчатого колеса (п. 5.6).

Находим расстояние от дна ванны до зубчатого колеса:

40 мм, (11.3)

Принимаем глубину погружения колеса в масло:

15 мм.

Определяем объём масла:

2,3 (11.4)