Меню

Формула коэффициента запаса прочности вала по нормальным напряжениям



ГЛАВА 6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАПАСА ПРОЧНОСТИ ВАЛОВ

date image2015-10-13
views image1852

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Определяем коэффициент прочности S в опасных сечениях валов по формуле:

где – запас прочности на сопротивление усталости по изгибу;

– запас прочности усталости по кручению.

Для ведущего, для промежуточного и ведомого вала выбираем сталь40

Определяем пределы выносливости для всех валов:

Определяем максимальные напряжения и в опасных сечениях валов (амплитуды переменных составляющих) и постоянные составляющие и .

Определяем коэффициенты для всех валов:

– эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении (таблица 6.3 [1]). и – коэффициенты, корректирующие влияние постоянной составляющей цикла напряжений на сопротивление усталости, зависят от механических характеристик материала:

– масштабный фактор и фактор шероховатости (Рис. 6.29,6.30 [1]).

Для вала 1 (d = 27,2 мм):

Т.к. не входит в промежуток от 1,5 до 3, то условие не выполняется.

Для вала 2 (d = 34,1 мм):

Т.к. не входит в промежуток от 1,5 до 3, то условие не выполняется.

Для вала 3 (d =39,2 мм):

Из-за большого запаса усталостной прочности у всех валов конструктивно уменьшаем их диаметры: d1=0,025м, d2=0,03м, d3=0,035м. Тогда при пересчете получим:

Для вала 1 (d = 25 мм):

Т.к. превышает промежуток от 1,5 до 3 не на много, то условие прочности выполняется.

Для вала 2 (d = 30 мм):

Т.к. превышает промежуток от 1,5 до 3 не на много, то условие прочности выполняется.

Для вала 3 (d =35 мм):

Т.к. превышает промежуток от 1,5 до 3 не на много, то условие прочности выполняется.

Источник

Определяем коэффициенты запаса прочности вала в сечении F по напряжениям кручения

где t1 – пределы выносливости при симметричном цикле кручения

ta – амплитуда касательных напряжений

Расчетный коэффициент запаса прочности :

где Ss – коэффициент запаса прочности вала по напряжениям изгиба

St – коэффициент запаса прочности вала по напряжениям кручения

s > [s] = 1,5.

Сопротивление усталости обеспечивается.

Расчет валов на усталостную прочность цилиндрического зубчатого редуктора.

Проектный расчет валов цилиндрического двухступенчатого редуктора.

Рис 9.1 Эскизы валов

Проверочный расчет проводится для проверки прочности в опасном сечении в зависимости от направления и величины действующих на него нагрузок. Напряжение изгиба изменяется по симметричному циклу, а касательные напряжения кручения по пульсирующему

Читайте также:  Ресанта 8000 стабилизатор напряжения неисправности

Расчет быстроходного вала

Выберем материал сталь 45.

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба:

Предел выносливости при симметричном цикле кручения: .

Силы в зацеплении равны: .

Крутящий момент равен: .

Составленная на основании графического исполнения вала расчетная схема представлена на рис 7.

Построение эпюр изгибающих моментов относительно Ox в сечениях, проходящих через точки A, B, C:

Эпюра изгибающих моментов Oy в сечениях, проходящих через точки A, B, C:

Рис 9.2 Конструкция, расчетная схема и эпюры изгибающих и крутящих моментов быстроходного вала.

Как следует из эпюры, наиболее опасное сечение проходит через точку C.

Суммарный изгибающий момент равен:

Момент сопротивления кручению:

Максимальное нормальное напряжение:

Максимальное касательное напряжение:

Значения и не превосходят значений предельных напряжений для данной марки стали.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

где — амплитуда цикла нормальных напряжений, в данном случае равная ; — коэффициент концентрации напряжений (значение находится по таблице); — масштабный коэффициент, учитывающий появление раковин и пороков в заготовке; — коэффициент, учитывающий состояние поверхности; — коэффициент асимметрии цикла, в данном случае равен 0; — среднее напряжение цикла нормальных напряжений, так же равно 0.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

где — амплитуда цикла касательных напряжений, которая находится по формуле

Общий коэффициент запаса по выносливости равен:

Сопротивление усталости обеспечивается.

11.2 Промежуточный вал

Материал: сталь 45.

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба:

Предел выносливости при симметричном цикле кручения: .

Силы в зацеплении:

Крутящий момент равен: .

Эпюра изгибающих моментов Ox в сечениях, проходящих через точки A, B, C, D:

Эпюра изгибающих моментов Oy в сечениях, проходящих через точки A, B, C, D:

Как видно из эпюры, наиболее опасные сечения приходятся на точки C и D.

Суммарные изгибающие моменты:

Моменты сопротивления кручению:

Максимальные нормальные напряжения:

Максимальные касательные напряжения:

Рис 9.3 Конструкция, расчетная схема и эпюры изгибающих и крутящих моментов тихоходного вала

Значения и не превосходят значений предельных напряжений для данной марки стали.

Для нахождения коэффициентов запаса прочности беру значения максимальных напряжений в сечении D.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

Читайте также:  Инвертирующий стабилизатор напряжения схема

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

Общий коэффициент выносливости

Сопротивление усталости обеспечивается.

11.3 Выходной (тихоходный) вал

Материал: сталь 45.

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба:

Предел выносливости при симметричном цикле кручения: .

Силы в зацеплении:

Крутящий момент равен: .

Эпюра изгибающих моментов Ox в сечениях, проходящих через точки A, B, C, D:

Эпюра изгибающих моментов Oy в сечениях, проходящих через точки A, B, C, D:

Как видно из эпюры, наиболее опасное сечение проходит через точку C. На этом участке вала имеется шпоночная канавка.

Суммарный изгибающий момент равен:

Момент сопротивления кручению равен:

Максимальное нормальное напряжение равно:

Максимальное касательное напряжение равно:

Рис 9.4 Конструкция, расчетная схема и эпюры изгибающих и крутящих моментов тихоходного вала.

Значения и не превосходят значений предельных напряжений для данной марки стали.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

Источник

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

где МПа; МПа.

получаем , при y m=0,2.

Результирующий коэффициент запаса прочности

Такой большой коэффициент запаса прочности объясняется тем, что диаметр вала был увеличен при конструировании для соединения его стандартной муфтой с валом электродвигателя. По той же причине проверять прочность в других сечениях нет необходимости.

Ведомый вал. Материал вала – сталь 45, нормализованная; s B = 570 МПа (см. табл. 3.3 [1]). Пределы выносливости s -1= 0,43×570 =246 МПа и t -1 = 0,58×246 = 142 МПа.

Сечение А-А. Диаметр вала в этом сечении d = 50 мм. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки (см. табл. 8.5 [1]): К s = 1,59 и К t =1,49; масштабные факторы e s= 0,82; e r = 0,7 (см. табл. 8.8 [1]); коэффициенты y s » 0,15 и y t » 0,1 (см. с. 163 и 166 [1]).

Крутящий момент T 2 = 277×10 3 H×мм.

Изгибающий момент в горизонтальной плоскости

M y = R X 3 l 2 = 1125× 68 = 76,5×10 3 H . мм;

Изгибающий момент в вертикальной плоскости

H . мм;

суммарный изгибающий момент в сечении А-А

H . мм.

Момент сопротивления кручению (d = 50 мм; b = 12 мм; t 1 = 5 мм)

мм 3 .

Момент сопротивления изгибу (см. табл. 8.5 [1])

мм 3 .

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

Читайте также:  Мультиметром как замерить напряжение аккумулятора автомобиля

МПа.

Амплитуда нормальных напряжений изгиба

МПа.

Среднее напряжение s m= 0.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

.

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения А-А

.

ВЫБОР СОРТА МАСЛА

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 определяется из расчета 0,25 дм 3 масла на 1 кВт передаваемой мощности: V = 0,25 . 7,65 = 1,912 м 3 .

По табл. 10.8 [1] устанавливаем вязкость масла. При контактных напряжениях s Н = 331,9 МПа и скорости u =4,88 м/с рекомендуемая вязкость масла должна быть примерно равна 28 . 10 -6 м 2 /с. По табл. 10.10 [1] принимаем масло индустриальное И-30А (по ГОСТ 20799-75*).

Камеры подшипников заполняем пластичным смазочным материалом УТ-1 (см. табл. 9.14 [1]), периодически пополняем его шприцем через пресс-масленки.

Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской.

Сборку производят в соответствии со сборочным чертежом редуктора, начиная с узлов валов: на ведущий вал насаживаются мазеудерживающие кольца и шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле до 80-100 о С; в ведомый вал закладывают шпонку и напрессовывают зубчатое колесо до упора в бурт вала; затем надевают распорную втулку, мазеудерживающие кольца и устанавливают шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле.

Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхности стыка крышки и корпуса спиртовым лаком. Для центровки устанавливают крышку на корпус с помощью двух конических штифтов; затягивают болты, крепящие крышку к корпусу. После этого на ведомый вал надевают распорное кольцо, в подшипниковые камеры закладывают пластическую смазку, ставят крышки подшипников с комплектом металлических прокладок для регулировки.

Перед постановкой сквозных крышек в проточки закладывают войлочные уплотнения, пропитанные горячим маслом. Проверяют проворачиванием вала отсутствие заклинивания подшипников и закрепляют крышки винтами. Затем ввертывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и жезловый указатель уровня масла.

Заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с прокладкой из технического картона; закрепляют крышку болтами. Редуктор обкатывают и подвергают испытаниям.

Источник