МДС-1478. РПЗ Овечкин ,детмаш. 1 Выбор электродвигателя 4 Уточнение передаточных чисел привода. 4
 Скачать 1.59 Mb.
|
5.2. Приводного вала1) Расчёт приводного вала на статическую прочность 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.12., при этом крутящий момент численно равен вращающему:  Из рассмотрения эпюр ВСФ и конструкции узла следует, что опасными являются сечения: I-I - место установки барабана на вал: сечение нагружено изгибающим и крутящим моментами, осевой силой; концентратор напряжений - шпоночное соединение; II-II - место установки левого по рисунку подшипника на вал: сечение нагружено крутящим и изгибающим моментами, осевой силой; концентратор напряжений - посадка с натягом внутреннего кольца подшипника на вал; III-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.  Рис.12. ВСФ от сил, действующих на приводной вал  Fk- консольная сила, Н. 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 Изгибающий момент:   Крутящий момент:  Сечение II-II Изгибающий момент:  Крутящий момент:  Сечение III-III Крутящий момент:  3)Вычисление геометрических характеристик опасных сечений вала: Сечение I-I       Сечение II-II     Сечение III-III       4)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=780/36.9=21.1 SТτ1=τТ/ τ1=450/32=14.1 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=780/77.1=10.1 SТτ2=τТ/ τ2=450/48.2=9.3 Общий коэф. запаса прочности по пределу текучести:  Сечение III-III Напряжения кручения:  Частные коэф. запаса прочности по касательным напряжениям: SТτ3=τТ/ τ3=450/89.2=5 Общий коэф. запаса прочности по пределу текучести: SТ= SТτ3=5 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=0.65 (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=410/3.8=108 МПа τ-1D= τ -1/K τ D=240/3.5=69 МПа Коэф. влияния асимметрии цикла: ψ τD=ψ τ/ K τ D=0.028 Коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям: Sσ1= σ-1D/ σa1=108/16.8=6.4 Sτ1= τ-1D/ (τa1+ ψ τD* τm1)=69/(7.3+0.028·7.3)=9.2 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=410/4.9=83.7 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=0.034 Коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям: Sσ2= σ-1D/ σa2=83.7/35=2.4 Sτ2= τ-1D/ (τa2+ ψ τD· τm2)=85.7/(10.9+0.034·10.9)=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=240/3.2=75 МПа Коэф. влияния асимметрии цикла: ψ τD=ψ τ/ K τ D=0.031 Коэффициент запаса прочности в рассматриваемом сечении: S3= Sτ3= τ-1D/ (τa3+ ψ τD·τm3)=75/(20.3+0.031·20.3)=3.6 Сопротивление усталости вала обеспечено во всех опасных сечениях S> [S]=1.5-2.5. |