--PAGE_BREAK--7. Проектирование и расчет входного вала 7.1. Определение ориентировочного диаметра входного вала
,
где 20 — 35 Н/мм2 — условное допускаемое напряжение кручения для выбранного материала вала; для стали 40Х принято 25 Н/мм2.
По принято = 36,0 мм — диаметр цапфы входного вала,
Принято =36 мм — диаметр посадочного участка вала под шестерней,
7.2. Предварительный выбор подшипников качения для входного вала
По диаметру цапфы входного вала = 36 мм принят шарикоподшипник радиальный типа 310 средней серии (ГОСТ 8338-75).
Тип 307: d= 36 мм; D=80 мм;В = 21 мм; r= 2.5 мм; С = 33200 Н, табл. 3, стр. 122 .
7.3. Эскизная компоновка входного вала
Общая длина вала
Расстояние между опорами А и В
.
Расстояние от опоры А до середины цилиндрического зубчатого колеса
.
Расстояние от опоры В до середины хвостовика Е
.
7.4. Определение опорных реакций на входном валу для каждой силовой плоскости
Окружное усилие:
Радиальное усилие:
Осевое усилие:
Усилие, возникающее на хвостовике вала от соединительной муфты:
.1944.9Н
Координатная система X– Y– Zраспадается на две силовые плоскости:
XOZ– плоскость, в которой действуют усилия FRи F
Х и реакции опор R
А
Z
и R
В
Z(неизвестные);
XOY– плоскость, в которой действует усилия Ftи F
Ми реакции опор R
А
Y и R
В
Y
(неизвестные).
Расчётная схема выходного вала для определения опорных реакций в двух силовых плоскостях
XOZ
и
XOY
1.
XOZ
— условие равновесия;
;
;
Проверка: .
2.
XOY
— условие равновесия;
;
;
Проверка: .
7.5. Построение эпюр изгибающих моментов на входном валу для каждой силовой плоскости методом сечений
1.
XOZ
2.
XOY
Расчётная схема входного вала для определения изгибающих моментов в двух силовых плоскостях XOZ
и XOY
продолжение
--PAGE_BREAK--7.6. Определение суммарного изгибающего момента на входном валу Суммарный изгибающий момент определяется методом геометрического суммирования:
Эпюра суммарного изгибающего момента
М
I,МII– моменты в опасных сечениях выходного вала;
M
ИЗГ
= max(М
I,МII
);
МИЗГ
max= MI= 272Нм.
Наибольший изгибающий момент МИЗГmax= 529 Нм находится в сечении вала под шестерней.
Определение осевого момента сопротивления в опасном сечении вала
где d
ос= 36 мм – диаметр вала в опасном сечении;
Определение полярного момента сопротивления в опасном сечении вала
7.7. Проверка входного вала на статическую и усталостную прочность
Расчетное напряжение изгиба в опасном сечении вала
где b
*— коэффициент пусковых и перегрузочных моментов;
принят b* = Тmax
/
T
ном= 2,5 — для АД типа АИР250L4.(4А200М4У3)
Расчетное напряжение кручения в опасном сечении вала
Расчетное напряжение растяжения/сжатия от осевой силы
Определение эквивалентного напряжения по IIIтеории прочности
,
где — допускаемое напряжение изгиба;
Материал вала – сталь 40Х:
— предел текучести; — предел прочности (при НВ ≥ 240 – 270);
— пределы выносливости при изгибе и кручении;
— допускаемый запас статической прочности;
7.8. Проверка опасного сечения входного вала на усталостную прочность с учетом концентрации напряжений
Коэффициенты запаса прочности по напряжениям изгиба и кручения
где , — среднее напряжение изгиба и амплитуда симметричного цикла;
— среднее напряжение кручения и амплитуда цикла;
— пределы выносливости для материала вала при симметричных циклах изгиба и кручения;
— коэффициенты чувствительности материала вала, учитывающие влияние постоянной составляющей цикла на усталостную прочность, приняты — для легированной стали, табл. [табл.5.11-5.16, стр184, Киркач];
коэффициент упрочняющей технологии, принят (шлифование) [табл.5.11-5.16, стр184, Киркач];
— масштабные факторы для нормальных и касательных напряжений, учитывающие влияние абсолютных размеров вала на предел выносливости, приняты [табл.5.11-5.16, стр184, Киркач];
— эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении, обусловленные различными факторами концентрации напряжений (галтель),
приняты [табл.5.11-5.16, стр184, Киркач];
Общий расчетный запас выносливости
продолжение
--PAGE_BREAK--7.10. Определение расчетной долговечности и ресурса работы подшипников качения для входного вала
Для расчета принят подшипник средней серии типа 310 (шарикоподшипник родиальный однорядный
ГОСТ8338-75).
Определение эквивалентной динамической нагрузки на подшипник
,
где V– кинематический коэффициент вращения кольца, принятV= 1 (вращается внутреннее кольцо);
R– радиальная нагрузка на подшипник, H;
КБ = 1,3 1,5 – коэффициент безопасности, принят КБ =1,4 (степень точности 8);
КТ – температурный коэф-т., вводимый в расчет, когда t>100 C°, при t≤100 C°КТ=1;
Определение опорных реакций в подшипниках
R=8133(5199)Н
(7278.6)
Определение расчетной долговечности принятого подшипника типа 310.
,
где m — показатель степени кривой выносливости, определяемый формой тела качения;
m= 3 — для шарикоподшипника;
СКАТ= 61800 Н — динамическая грузоподъёмность, определяемая по справочнику.
Определение расчетного ресурса работы выбранного подшипника типа 310
Окончательно принят шарикоподшипник радиальный типа 310 средней серии (ГОСТ 8328-75).
7. Проектирование и расчет выходного вала 7.1. Определение ориентировочного диаметра выходного вала
,
где 20 — 35 Н/мм2 — условное допускаемое напряжение кручения для выбранного материала вала; для стали 40Х принято 25 Н/мм2.
Принято = 50,0 мм — диаметр цапфы выходного вала,
= (1,05 1,07)d
2П= 1,05∙50÷1,07∙50 =52.25÷53,5мм — диаметр посадочного участка вала под колесом,
Принято: шлицевое соединение колеса с валом 10х72х78х12 (прямобочные шлицы легкой серии)
7.2. Предварительный выбор подшипников качения для выходного вала
По диаметру цапфы выходного вала = 50,0 мм принят роликоподшипник радиальный типа 2213 легкой узкой серии (ГОСТ 8328-75).
Тип 310: d= 50 мм; D=110 мм;В = 27 мм; r= 3 мм; С = 64800 Н, табл. 3, стр. 122
7.3. Эскизная компоновка входного вала
Общая длина вала
Расстояние между опорами
C
и
D
.105
Расстояние от опоры
C
до середины цилиндрического зубчатого колеса
.52.5
Расстояние от опоры
D
до середины хвостовика Е
.70
продолжение
--PAGE_BREAK--