Проверочный расчет тихоходного вала на усталостную и статическую прочность

Материал вала сталь 40Х,

- коэффициент пиковой нагрузки К_n = 2,1.

По эпюрам суммарных изгибающих моментов и крутящих моментов с учетом диаметра вала в соответствующих сечениях определяется наиболее опасное сечение. Общий коэффициент запаса усталостной прочности определяется по формуле

(15.1)

где S_σ и S_τ – коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям.

(15.2)

(15.3)

где пределы выносливости материала при симметричных циклах изгиба и кручения; эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении; коэффициент, учитывающий влияния шероховатости поверхности; масштабные факторы для нормальных и касательных напряжений; амплитуды циклов нормальных и касательных напряжений; средние напряжения циклов; коэффициенты, учитывающие влияние среднего напряжения цикла.

 

Из анализа эпюр внутренних силовых факторов можно сделать заключение, что опасное сечение вала располагается в сечении B, где возникают наи

 

 

большие внутренние силовые факторы: изгибающий момент и крутящий момент

Проверим усталостную прочность этого сечения.

Пределы выносливости материала вала при изгибе и кручении определяются по эмпирическим зависимостям с учетом того, что для стали 40Х с термообработкой – улучшение и :

Коэффициенты концентрации напряжений по нормальным и касательным напряжениям: .

Максимальное напряжение при изгибе в опасном сечении вала

(15.4)

Учитывая, что каждое продольное волокно вала при изгибе с вращением работает попеременно на растяжение и сжатие по симметричному циклу, получаем .

Максимальные напряжения при кручении вала

(15.5)

Коэффициент , коэффициент

 

Затем определяют коэффициенты запаса усталостной прочности вала

Общий коэффициент запаса усталостной прочности

Полученный результат больше нормативного коэффициента запаса прочности , следовательно, усталостная прочность вала обеспечена.

Статическая проверка прочности вала выполняется с использованием расчетной формулы по энергетической теории прочности

.

Допускаемое напряжение следовательно условие статической прочности выполняется.

ВЫБОР СМАЗКИ ЗАЦЕПЛЕНИЯ И ПОДШИПНИКОВ

 

 

Принимаем смазку зацепления – картерную.

Обьем масла рассчитываем по формуле:

V=0,3*P_ДВ.ТР. , [л]

V=0,3*2,25=0,675 [л]. По техническим соображениям принимаем V=ff

Выбор смазки подшипников:

Окружная скорость V=1,37 м/с, следовательно принимаем, что подшипники смазываются консистентной смазкой.

Для заливки масла в редуктор предусматривается пробка с прокладкой. Замену масла производим периодически, выпуская масло через сливное отверстие которое закрывается пробкой с прокладкой.