Проверочный расчет валов на выносливость

Уточненные расчеты на сопротивление усталости отражают влияние разновидности цикла напряжений, статических и усталостных характеристик материалов, размеров, формы и состояние поверхности. Расчет выпоняют в форме проверки коэффициента S запаса прочности, минимально допустимое значение которого принимают в диапазоне [S] =1,5-2,5 в зависимости от ответственности конструкции и последствий разрушение вала, точности определения нагрузок и напряжений, уровня технологии изготовления и контроля.

Для каждого из установленных предположительно опасных сечений вычисляют коэффициент S:

      (10.1)

где S_σ и S_τ– коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжением, определяемые по зависимостям

           (10.2)

Здесь  и – амплитуды напряжений цикла;  и  - средние напряжения цикла ;  и  - коэффициенты чувствительности к асимметрии цикла напряжений для рассматриваемого сечения.

В расчетах валов принимают, что нормальные напряжения изменяются по симметричному циклу:  и , а касательные напряжения –по отнулевому циклу : и

Тогда

 (10.3)

Напряжение в опасных сечениях вычисляют по формулам

 (10.4)

где - результирующий изгибающий момент, Н·м; М_к – крутящий момент ( М_к = Т), Н·м; W и W_к – моменты сопротивления сечения вала при изгибе и кручении, мм³

Пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении:

 (10.5)

где  и  - пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения (таблица 10.2 [2; с.163]);  и  - коэффициенты снижения предела выносливости.

Значения  и  вычисляют по зависимостям:

 (10.6)

, (10.7)

где  и  - эффективные коэффициенты концентрации напряжений;  и  - коэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения (таблица 10.7 [2; с.170]);  и  - коэффициенты влияния качества поверхности (таблица 10.8 [2; с.170]); - коэффициенты влияния поверхностного упрочнения (таблица 10.9 [2; с.170]);

Коэффициенты влияния асимметрии цикла для рассматриваемого сечения вала

, (10.8)

где  - коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений (таблица 10.2 [2; с.163]).

Вал ведомый. Сечение 2-2 – место установки зубчатого колеса на вал d=55мм; колесо посажено с натягом концентрат напряжений гарантирован натягом. Материал валов – сталь 45

Напряжение в опасном сечениях

Пределы выносливости в рассматриваемом сечении

,

где

Коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям

Коэффициент запаса прочности

Выбор типа смазывания

Смазывание зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до уровня, обеспечивающего погружение колеса примерно на 10 мм. Объем масляной ванны V из расчета 0,4… 0,8 л на 1 кВт передаваемой мощности: V=2,32·(0,4…0,8)=1,44…2,88 дм³

По таблице 10.21 [ 1.,с.255] устанавливаем вязкость масла. При контактных напряжениях σ_НР=466 МПа и скорости υ =0,76 м/с рекомендуемая вязкость масла должна быть примерно равно 34· 10^-6 м²/с. По таблице 10.21 [1.,с.255] принимаем сорт масла И-Г-А 32

(индустриальное- для гидравлических систем – масло без присадок – класс кинематической вязкости 32, по ГОСТ 17479.4-87).

Определение уровня масла.При окунании В масляную ванну колеса

m<h_m<0,25d₂           (11.1)

2< h_m<0,25·224=56 мм

Камеры подшипников заполняем вручную смазочным материалом при снятой крышке подшипникового узла на несколько лет. Смену смазочного пластинчатого материала производят при ремонте. Принимаем смазочный пластинчатый материал УТ -1.

Выбор посадок

Посадки назначаем в соответствии с указаниями, данными в таблице 10.13 [ ]

Посадка зубчатого колеса на вал

Шейки валов под подшипники выполняем с отклонением вала . Отклонение отверстий в корпусе под наружные кольца