Уточненный расчет валов на прочность

 

Цель уточненного расчета валов – определение коэффициентов запаса прочности в опасных сечениях каждого вала и сравнение их с допускаемым значением [ s ] = 1,3…3.

Для выбранного материала валов по табл. П5 определяем предел проч-ности σ_в. Предел выносливости при симметричном цикле изгиба, МПа:

для легированных сталей σ _-1 = 0,35 σ_в +(70…120); для углеродистых сталей σ _-1=0,43 σ_в.

 

Предел выносливости при симметричном цикле касательных на-пряжений кручения

τ _-1 = 0,58 σ _-1

 

Расчетная схема быстроходного вала приведена на рис. 3.7. В сече-нии А - А концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной ка-навки. Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

 

s τ =				-1			,
k
					а	+		m
			П

где амплитуда и среднее напряжение цикла, МПа,

 

τа=τт=	тах	=	Т 1	;
		2 W к × нетто

момент сопротивления кручению сечения вала, мм,

d 3	bl (d	в 1	- t)2
Wк нетт о=	в 1	-				;
		2 dв 1

k _τ–эффективный коэффициент концентрации напряжений(табл.П50); ε_τ – масштабный фактор (табл. П.53); ε_П – коэффициент влияния шероховатости поверхности (ε_П=0,98…0,9 при R_а= 0,32…2,5мкм); ψ_{τ –} коэффициент чувствительности материала касимметрии цикла (ψ_τ= 0,1 для легированной стали; ψ_τ=0,05 для угле-родистой стали).

Величина изгибающего момента от консольной нагрузки F _в(F _М1),

 

Н∙м,

 

М_А-А=F _в(F _М1) l/2,

 

 

где l – длина полумуфты или длина ступицы шкива открытой передачи. Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям изгиба

 

s σ =					-1				,
k					+
				а		m
		П

где σ _а= М _А-А/ W _нетто – амплитуда цикла нормальных напряжений изгиба; момент сопротивления изгибу

d 3	bt (d	в 1	- t)2
W нетт о =	в 1	-				;
		2 dв 1

среднее напряжение цикла нормальных напряжений, МПа,

_{σ m=} ^{4 F} a 1 _,

 

× d_в ²₁

 

при F_{a 1}=0 или малой ее величине принимается σ _т= 0; k _σ – эффективный коэффициент концентрации напряжений (табл. П50); ε_σ – масштабный фактор (табл. П53); ψ_σ – коэффициент чувствитель-ности материала к асимметрии цикла (ψ_σ=0,2 для легированной стали; ψ_σ = 0,1 для углеродистой стали).

 

Общий коэффициент запаса прочности

 

s=		s	× s		³[ s ].
s 2	+ s 2

При необходимости аналогичные расчеты проводятся для других сечений быстроходного вала.

 

Расчетная схема тихоходного вала приведена на рис. 3.8. В сече-нии А-А концентрация напряжений обусловлена наличием шпоноч-ной канавки. Коэффициент запаса прочности по касательным напря-жениям, МПа,

 

sτ=				-1			,
k
					а	+		m
			П

где амплитуда и среднее напряжение цикла, МПа,

τ а =τ т=	тах	=	Т 2	;
		2 W к × нетто

 

d 3	bl (d	к 2	- l)2
Wк нетто=	к 2	-				;
		2 dк 2

коэффициенты k _τ, ε_τ определяем по табл. П50, П53; коэффициенты ε_П,ψ_τ определяем согласно рекомендациям, приведенным в расчете быстроходного вала.

 

Суммарный изгибающий момент в сечении А-А, Н∙м,

 

 

^МА-А^{= М 2} _{А - Ау} ^{+ М 2} А - Аx ^,

где М_А-Ау=R_XC∙l ₂; М_А-Аx=R_YC∙l ₂ +F_{a 2} d ₂/2.

 

Коэффициент запаса прочности по номинальным напряжениям изгиба

s σ=				-1				,
k
					а	+			m
		П

где амплитуда цикла напряжений, МПа,

^σ а^=МА-А^/Wнетто ^;

d 3	bt (d	к 2	- t)2
Wнетто=	к 2	-				;
		2 dк 2

среднее напряжение цикла, МПа,

σ _т= 4 F_{a 2} /πd_{к 2}²;

 

коэффициенты k _σ, ε _σ определяем по табл. П50, П53; коэффициенты ε_П, ψ_σ определяем по рекомендациям, приведенным в расчете быстро-ходного вала.

 

Общий коэффициент запаса прочности

s =		s	× s		³[ s ].
s 2	+ s 2

Аналогичные расчеты проводятся для других сечений тихоходно-го вала. В сечении К-К концентрация напряжений обусловлена по-садкой подшипника с гарантированным натягом (табл. П52.) В сече-нии Л-Л концентрация напряжений обусловлена переходом от диа-метра d _П2 к диаметру d _в2 (табл. П48).

 

 

СБОРКА РЕДУКТОРА

 

Сборку производят в соответствии со сборочным чертежом ре-дуктора. Сборка редуктора (см. рис. 3.9) производится в следующей последовательности. Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора очищают и покрывают маслостойкой краской. На ведущий вал насаживают мазеудерживающие кольца и шариковые подшипни-ки, предварительно нагретые в масле до 80…100⁰С. На ведомый вал закладывают шпонку и напрессовывают зубчатое колесо до упора в буртик вала, надевают распорную втулку, мазеудерживающие кольца

 

и устанавливают шариковые подшипники. Собранные валы устанав-ливают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса. Стыковые поверхности крышки и основания корпуса должны быть покрыты спиртовым лаком. Крышку центрируют с помощью двух конических штифтов и затягивают болтами. В подшипниковые каме-ры закладывают пластичную смазку и устанавливают крышки под-шипников с металлическими прокладками для регулировки. В сквоз-ные крышки перед постановкой закладывают манжетные уплотнения. Собранные валы проверяют на плавное проворачивание от руки и за-крепляют крышки винтами. Затем ввертывают пробку маслоспускно-го отверстия с прокладкой и жезловый маслоуказатель. Заливают в корпус масло и закрепляют крышку смотрового люка болтами.

Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде в соответствии с техническими условиями.