МДС-1478. РПЗ Овечкин ,детмаш. 1 Выбор электродвигателя 4 Уточнение передаточных чисел привода. 4
 Скачать 1.59 Mb.
|
5. Поверочный расчёт валов на прочность5.1. Тихоходный вал.1) Определение внутренних силовых факторов (ВСФ). При составлении расчетной схемы учитывают, что условная шарнирная опора для радиального подшипника расположена на середине ширины подшипника. Реакции опор от сил, нагружающих вал, определены в п. 4.2. Эпюры ВСФ приведены на рис.11., при этом крутящий момент численно равен вращающему:  Из рассмотрения эпюр ВСФ и конструкции узла следует, что опасными являются сечения: I - место установки зубчатого колеса на вал: сечение нагружено изгибающим и крутящим моментами, осевой силой; концентратор напряжений - шпоночное соединение; II - место установки правого по рисунку подшипника на вал: сечение нагружено крутящим и изгибающим моментами, осевой силой; концентратор напряжений - посадка с натягом внутреннего кольца подшипника на вал; III - место установки полумуфты на вал: сечение нагружено крутящим моментом, концентратор напряжений - шпоночное соединение. Проверку статической прочности выполняют в целях предупреждения пластических деформаций в период действия кратковременных перегрузок. Уточненные расчеты на сопротивление усталости отражают влияние разновидности цикла напряжений, статических и усталостных характеристик материалов, размеров, формы и состояния поверхности. KП- коэффициент перегрузки при расчёте на статическую прочность, КП=2.2. Вал изготовлен из стали марки 40x со следующими характеристиками статической прочности и сопротивления усталости: σВ=900МПа - временное сопротивление, σТ=780МПа - предел текучести, σ-1=410МПа - предел выносливости при изгибе, τТ=450МПа - предел текучести при кручении, τ-1=240МПа - предел выносливости при кручении, ψТ=0.10 2) Определим силовые факторы для опасных сечений: Сечение I-I Изгибающие моменты: - в плоскости YOZ слева от сечения  - в плоскости YOZ справа от сечения  - момент от консольной силы  Суммарный изгибающий момент:  Крутящий момент:  Осевая сила: Fа1 =Fа=2866.9 Н Сечение II-II Изгибающий момент: - момент от консольной силы  Крутящий момент:  Осевая сила: Fа2 =Fа=2866.9 Н Сечение III-III Крутящий момент:   Рис.11. ВСФ от сил, действующих на тихоходный вал Вычисление геометрических характеристик опасных сечений вала: Сечение I-I       Сечение II-II     Сечение III-III       Расчет вала на статическую прочность Вычислим нормальные и касательные напряжения, а также значение общего коэффициента запаса прочности по пределу текучести в каждом из опасных сечений вала. Сечение I-I Напряжение изгиба с растяжением (сжатием)  и напряжениемкручения  :  Частные коэф. запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям: SТσ1=σТ/ σ1=780/14.48=12.1 SТτ1=τТ/ τ1=450/24.97=11.2 Общий коэф. запаса прочности по пределу текучести:  Сечение II-II Напряжение изгиба с растяжением (сжатием)  и напряжениемкручения  :  Частные коэф. запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям: SТσ2=σТ/ σ2=780/82.48=9.5 SТτ2=τТ/ τ2=450/48.21=9.3 Общий коэф. запаса прочности по пределу текучести:  Сечение III-III Напряжения кручения:  Частные коэф. запаса прочности по касательным напряжениям: SТτ3=τТ/ τ3=450/89.18=5.1 Общий коэф. запаса прочности по пределу текучести: SТ= SТτ3=5.1 Статическая прочность обеспечена во всех опасных сечениях S>[ST]=2 Расчёт вала на сопротивление усталости: Сечение I-I Определим амплитуды напряжений и среднее напряжение цикла.    Зубчатое колесо установлено на валу с помощью шпоночного соединения. Поэтому концентратор напряжений в сечении - шпоночное соединение. По табл. 10.8 имеем (Ra=0.8мкм): КFσ =0.91 КFτ =0.95 Кdσ=Кdτ=0.68 (См. табл. 10.7 [1 c.189]) Поверхность вала - без упрочнения: КV=1, (см. табл. 10.9 [1с. 189]) По табл.10.11 [1.c. 190]: Кσ=2.4; Кτ=2.23; Коэф. снижения предела выносливости:   Пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении: σ-1D= σ-1/K σD=410/3.63=113 МПа τ-1D= τ -1/K τ D=240/3.33=72 МПа Коэф. влияния асимметрии цикла: ψ τD=ψ τ/ K τ D=0.030 Коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям: Sσ1= σ-1D/ σa1=113/6.5=3,9 Sτ1= τ-1D/ (τa1+ ψ τD·τm1)=72/(9.16+0.030·9.16)=6.2 Коэффициент запаса прочности в рассматриваемом сечении:  Сечение II-II Определим амплитуды напряжений и среднее напряжение цикла.    Внутреннее кольцо подшипника качения установлено на валу с натягом. Поэтому концентратор напряжений в сечении - посадка с натягом. По табл. 10.13 [1 с.190] имеем: Кσ/ Кdσ=4.6 Кτ/ Кdτ=2.75 Посадочную поверхность вала под подшипник шлифуют ( Ra=0.8мкм cм. табл. 10.8 [1 c.189]): КFσ =0.91 КFτ =0.95 Поверхность вала - без упрочнения: КV=1, (см. табл. 10.9 [1 с.189]) Коэф. снижения предела выносливости:   Пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении: σ-1D= σ-1/K σD=410/4.7=87.2 МПа τ-1D= τ -1/K τ D=240/2.8=85.7 МПа Коэф. влияния асимметрии цикла: ψ τD=ψ τ/ K τ D=0.036 Коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям: Sσ2= σ-1D/ σa2=87.2/36.5=2.4 Sτ2= τ-1D/ (τa2+ ψ τD· τm2)=85.7/(10.9+0.036·10.9)=7.6 Коэффициент запаса прочности в рассматриваемом сечении:  Сечение III-III Определим амплитуды напряжений и среднее напряжение цикла.   Для передачи вращающего момента на консольном участке вала предусмотрено шпоночное соединение. Поэтому концентратор напряжений в сечении - шпоночный паз. По табл. 10.8 имеем (Ra=0.8мкм): КFσ =0.91 КFτ =0.95 Кdσ=Кdτ=0.70 (См. табл. 10.7 [1 c.189]) Поверхность вала - без упрочнения: КV=1, (см. табл. 10.9 [1с. 189]) По табл.10.11 [1.c. 190]: Кσ=2.4; Кτ=2.23; (Паз выполняется концевой фрезой) Коэф. снижения предела выносливости:  Пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении: τ-1D= τ -1/K τ D=240/3.22=74.5 МПа Коэф. влияния асимметрии цикла: ψ τD=ψ τ/ K τ D=0.036 Коэффициент запаса прочности в рассматриваемом сечении: S3= Sτ3= τ-1D/ (τa3+ ψ τD·τm3)=74.5/(20.27+0.036·20.27)=3.5 Сопротивление усталости вала обеспечено во всех опасных сечениях S> [S]=1.5-2.5. |