Уточненный расчет выходного вала на усталостную прочность.

Так как опасное сечение находится под подшипником (рис. 4), то момент сопротивления при изгибе и полярный момент сопротивления рассчитываются по формулам:

,

,

где d – диаметр вала в опасном сечении, мм.

, ,

, .

Концентратором напряжений в данном случае является посадка k6 (табл. 9[5]). При посадке k6, мм и МПа, по табл. 5[5] принимаем:

, .

Так как нереверсивное движение, то , а амплитудные значения нормальных напряжений:

,

, МПа.

Находим средние и амплитудные значения касательных напряжений:

,

, МПа.

Рассчитываем и – коэффициенты запаса прочности, соответственно, по нормальным и касательным напряжениям:

,

,

( и см. в п. 5.1);

– коэффициент поверхностного упрочнения.

,

.

Определяем коэффициент запаса прочности в опасном сечении вала:

,

.

Проверяем условие прочности:

,

где – рекомендуемый коэффициент запаса прочности, .

Условие прочности выполняется, так как .

Расчет шпоночных соединений.

Условие прочности на смятие шпонки описывается формулой:

,

где – допускаемое напряжение смятия, МПа.

Геометрические размеры шпонок подбираются по диаметру вала (табл. 8[5]):

под зубчатым колесом

, мм; , мм; , мм; ,

под шкивом

, мм; , мм; , мм; .

Рассчитываем напряжение смятия для шпонок: под зубчатым колесом ; под ведущим шкивом открытой клиноременной передачи :

, МПа,

, МПа.

Условие прочности на смятие выполняется во всех случаях.

 

Расчет подшипников.

Подшипники входного вала.

Данные необходимые для выполнения расчета:

- подшипник серии 204;

- динамическая грузоподъемность , кН;

- статическая грузоподъемность , кН;

- частота вращения вала , об/мин;

- осевая сила в передаче , Н;

- реакции опоры А: , Н; , Н;

- реакции опоры В: , Н; , Н;

- срок службы в годах , лет;

- коэффициент годовой загрузки ;

- коэффициент суточной загрузки .

Определяем радиальные нагрузки на обоих подшипниках вала:

,

,

, Н,

, Н.

Определяем эквивалентную динамическую нагрузку:

,

где R – радиальная нагрузка на подшипник;

– осевая нагрузка на подшипник;

– коэффициент безопасности (табл. 1[6]);

– температурный коэффициент;

– коэффициент, учитывающий вращение колец подшипника;

, – коэффициенты радиальной и осевой нагрузок соответственно.

, Н.

Определяем требуемую долговечность подшипника:

,

, ч.

Вычисляем требуемую динамическую грузоподъёмность подшипника:

,

где – для шарикоподшипников;

n – частота вращения вала, об/мин.

, Н.

Так как условие не выполняется, то меняем серию подшипника.

Назначаем подшипник 304, с механическими характеристиками: , мм; , мм; , мм; , мм; , кН; , кН.

Подшипники выходного вала.

Данные необходимые для выполнения расчета:

- подшипник серии 208;

- динамическая грузоподъемность , кН;

- статическая грузоподъемность , кН;

- частота вращения вала , об/мин;

- осевая сила в передаче , Н;

- реакции опоры А: , Н; , Н;

- реакции опоры В: , Н; , Н;

- срок службы в годах , лет;

- коэффициент годовой загрузки ;

- коэффициент суточной загрузки .

 

Определяем радиальные нагрузки на обоих подшипниках вала:

,

,

, Н,

, Н.

Определяем эквивалентную динамическую нагрузку:

,

, Н;

, Н.

Дальнейший расчет ведем для наиболее нагруженной опоры – В.

Определяем требуемую долговечность подшипника:

,

, ч.

Вычисляем требуемую динамическую грузоподъёмность подшипника:

,

, Н.

Так как условие выполняется, то окончательно принимаем подшипник серии 208.