Проверка опасного сечения входного вала на усталостную прочность с учетом концентрации напряжений

Коэффициенты запаса прочности по напряжениям изгиба и кручения

где , - среднее напряжение изгиба и амплитуда симметричного цикла;

- среднее напряжение кручения и амплитуда цикла;

- пределы выносливости для материала вала при симметричных циклах изгиба и кручения;

- коэффициенты чувствительности материала вала, учитывающие влияние постоянной составляющей цикла на усталостную прочность, приняты  - для легированной стали, табл. [табл.5.11-5.16, стр184,Киркач];

коэффициент упрочняющей технологии, принят (шлифование) [табл.5.11-5.16, стр184,Киркач];

- масштабные факторы для нормальных и касательных напряжений, учитывающие влияние абсолютных размеров вала на предел выносливости, приняты  [табл.5.11-5.16, стр184,Киркач];

- эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении, обусловленные различными факторами концентрации напряжений (галтель),

приняты  [табл.5.11-5.16, стр184,Киркач];

Общий расчетный запас выносливости

Определение расчетной долговечности и ресурса работы подшипников качения для входного вала

Для расчета принят подшипник средней серии типа 310 (шарикоподшипник родиальный однорядный ГОСТ 8338-75).

Определение эквивалентной динамической нагрузки на подшипник

,

где V – кинематический коэффициент вращения кольца, принят V = 1 (вращается внутреннее кольцо);

R – радиальная нагрузка на подшипник, H;

К_Б = 1,3 1,5 – коэффициент безопасности, принят К_Б =1,4 (степень точности 8);

К_Т – температурный коэф-т., вводимый в расчет, когда t >100 C^° , при t ≤100 C^° К_Т =1;

Определение опорных реакций в подшипниках

R = 8133(5199) Н

(7278.6)

Определение расчетной долговечности принятого подшипника типа 310.

,

где m - показатель степени кривой выносливости, определяемый формой тела качения;

m = 3 - для шарикоподшипника;

С_КАТ = 61800 Н - динамическая грузоподъёмность, определяемая по справочнику.

Определение расчетного ресурса работы выбранного подшипника типа 310

Окончательно принят шарикоподшипник радиальный типа 310 средней серии (ГОСТ 8328-75).

Проектирование и расчет выходного вала

Определение ориентировочного диаметра выходного вала

,

где 20 - 35 Н/мм² - условное допускаемое напряжение кручения для выбранного материала вала; для стали 40Х принято 25 Н/мм².

Принято   = 50,0 мм - диаметр цапфы выходного вала,

= (1,05 1,07)d _2П = 1,05∙50÷1,07∙50 =52.25÷53,5 мм - диаметр посадочного участка вала под колесом,

Принято: шлицевое соединение колеса с валом 10х72х78х12 (прямобочные шлицы легкой серии)

Предварительный выбор подшипников качения для выходного вала

По диаметру цапфы выходного вала  = 50,0 мм принят роликоподшипник радиальный типа 2213 легкой узкой серии (ГОСТ 8328-75).

 Тип 310: d = 50 мм; D =110 мм; В = 27 мм; r = 3 мм; С = 64800 Н, табл. 3, стр. 122