Проверочный расчет вала на усталостную прочность

Проверочный расчет выполняют на совместное действие изгиба и кручения путем определения коэффициентов запаса прочности в опасных сечениях вала и сравнения их с допускаемым значением. Рекомендуется принимать [S] = 1,5–2,5. Коэффициент запаса прочности определяют по формуле:

где S_σ и S_τ – коэффициенты запаса прочности соответственно по изгибу и кручению.

Коэффициенты запаса прочности определяем в следующей последовательности:

1. Выбираем материал вала согласно рекомендациям [1]. Выбранный материал – Сталь 4 0.

2. Определяем по расчетной схеме (рис. 6) опасное сечение вала. Опасное сечение – сечение 3.

3. Определяем коэффициент запаса прочности по изгибу в предположение, что напряжения изменяются по симметричному циклу:

где σ_–1 – предел выносливости при изгибе с симметричным циклом, для углеродистых конструкционных сталей

σ_а – амплитудные напряжения изгиба в рассматриваемом сечении вала, при симметричном цикле напряжений

К_σ – эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений, определяется по табл. 7.8 в [1].

ыК_σ=2,3;

K_d – масштабный фактор, определяется по табл. 7.9 в [1].

K_d=0,77;

K_V – коэффициент, учитывающий способ упрочнения поверхночтей, для валов без поверхностного упрочнения K_V=1;

4. Определяем коэффициент запаса прочности по кручению для случая пульсирующего цикла как наиболее часто применяющегося (нере5версивная передача):

где τ_–1 – предел выносливости при кручении с симметричным циклом, для углеродистых и легированных сталей

τ_а – амплитудное напряжение кручения в рассматриваемом сечении вала, при пульсирующем цикле

К_τ – эффективные коэффициент концентрации при кручении, определяется по табл. 7.8 в [1].

Кτ=2,35,

Ψ_τ – коэффициент, учитывающий асимметрию цикла, для углеродистых сталей

Ψτ=0,05,

Условие прочности выполняется, поэтому конструкция вала пригодна для использования.

8. СМАЗКА РЕДУКТОРА

Смазка червячных зацеплений и подшипников уменьшает потери на трение, износ и нагрев.

По способу подачи смазки к зацеплению различают картерную и циркуляционную смазки.

Картерная смазка осуществляется окунанием венцов колес в масло, заливаемое внутрь корпуса. Эту смазку применяют при окружных скоростях V<10 м/с. При большей скорости масло сбрасывается центробежной силой. При смазывании окунанием объем масла, заливаемого в картер, определяют из расчета (0,4–0,8) л масла на 1 кВт передаваемой мощности.

Рекомендуется, чтобы уровень масла был не выше центра нижнего тела качения подшипника. Для лучшего смазывания колеса на валу устанавливаются брызговики, забрасывающие масло на зацепление.

Смазывание подшипников качения редукторов общего назначения осуществляют жидкими маслами или пластинчатыми мазями. Наиболее благоприятные условия для работы подшипников обеспечивают жидкие масла. Преимущества их заключаются в высокой стабильности смазывания, меньшем сопротивлении вращению, способности отводить теплоту и очищать подшипник от продуктов износа. Жидкое масло легче заменить без разборки узла. Недостаток жидких масел связан с необходимостью применения сложных уплотнений.

На практике подшипники стремятся смазывать тем же маслом, которым осуществляется смазывание деталей передач механизма. При этом смазывание подшипников обычно осуществляется за счет разбрызгивания масла зубчатыми колесами, в результате чего масло попадает в подшипниковые узлы.

Выбор сорта масла начинают с определения необходимой кинематической вязкость масла в зависимости от окружной  скорости по табл. 8.3 в [1].

                                 V=1.97 м/с

Затем по найденному значению вязкости выбирают соответствующее масло по табл. 8.4 [1].