 |
Значения радиальных консольных нагрузок на валах редукторов
|
|
|
|
УТОЧНЕННЫЙ РАСЧЕТ ВАЛА НА ВЫНОСЛИВОСТЬ
Сконструированный вал необходимо проверить на усталостную прочность в нескольких предположительно опасных сечениях. Такие сечения выбирают на наиболее напряженных участках вала с учетом наличия концентраторов напряжений. Прочность проверяется сравнением фактического запаса прочности с допускаемым: n ≥ [ n ].
Диаметр вала считается подобранным правильно, если запас прочности составляет:
а) n = 1,3 ÷ 1,5 при точном определении напряжений, достоверности механических характеристик;
б) n = 1,3 ÷ 1,8 для большинства валов общего машиностроения (в случае приближенной расчетной схемы и приближенных значений нагрузок);
в) n = 1,8 ÷ 2,5 при пониженной точности расчета и ориентировочной оценке механических свойств, при заготовках, полученных литьем, а также для d > 250 мм.
В случае превышения фактического коэффициента запаса над требуемым не всегда следует вносить в расчет коррективы. Это может быть связано с отказом от наиболее рационального варианта в конструкции вала в смысле его достаточной жесткости и виброустойчивости.
Если требуется сконструировать привод с наименьшими весогабаритными характеристиками, тогда следует внести коррективы в конструкцию вала.
Если амплитуды и средние напряжения возрастают при нагружении пропорционально, то запас прочности определяется из соотношения:
, (1)
где n σ, n τ − соответственно коэффициенты запаса усталостной прочности по нормальным и касательным напряжениям;
, (16)
, (17)
где σ–1, τ–1 – пределы выносливости материала вала при симметричном цикле; βσ, βτ – коэффициенты, учитывающие влияние состояния поверхности; εσ, ετ – коэффициенты, учитывающие масштабный эффект при изгибе и кручении; К σ, К τ – эффективные коэффициенты концентрации нормальных и касательных напряжений; ψσ, ψτ – коэффициенты, характеризующие чувствительность материала к асимметрии цикла напряжений.
|
|
|
В таблице можно найти отношение К σ / εσ в зависимости от типа посадки, диаметра вала и предела прочности, а по формуле найти приближенное значение отношений К σ / εσ.
. (18)
Проверку усталостной прочности выполняют в следующей последовательности:
1) выбирают расчетное сечение с учетом наличия концентратора напряжений;
2) по эпюрам М и и Т принимают значения изгибающего и крутящего моментов в выбранном расчетном сечении;
3) вычисляют величины номинальных напряжений:
а) амплитудные напряжения при симметричных циклах (для реверсивного вала)
, (19)
где М и – значение изгибающего момента в исследуемом сечении вала; Wx, W р – осевой и полярный моменты сопротивления сечения вала;
б) при пульсирующем цикле (нереверсивный вал), средние напряжения циклов σ m = τ m = 0;
; (20)
4) принимают численные значения пределов выносливости σ–1, τ –1, и коэффициентов ψσ, ψτ, К σ, К τ, εσ, ετ, βσ, βτ по соответствующим справочным таблицам в приложении;
5) вычисляют по формулам запасы прочности n τ, n σ, n;
6) пересчитывают диаметр исследуемого сечения (если фактический коэффициент запаса оказался неудовлетворительным) по формуле
, (21)
где d 0 – диаметр сечения, принятый по результатам предварительного расчета; d – новое значение диаметра сечения вала; n 0 – соответствующий диаметру d 0 неудовлетворительный коэффициент запаса прочности; n – желательная величина коэффициента запаса прочности;
7) вновь найденный диаметр округляют по ГОСТ 6336–60.
Значения радиальных консольных нагрузок на валах редукторов
|
|
|
| Наименование консольной нагрузки | Величина консольной нагрузки, F к, Н |
| Максимальная радиальная консольная нагрузка на тихоходном валу | Планетарные редукторы с передаточным отношением до 12,5 и другие одноступенчатые зубчатые редукторы:
F к= 125 
|
| Остальные типы редукторов:
F к = 250
| |
| Максимальная радиальная консольная нагрузка на быстроходном валу | Одноступенчатые и многоступенчатые зубчатые редуктора при Т Б £ 25Н×м
F к= 50 
|
| Многоступенчатые зубчатые редукторы при 25 £ Т Б £ 250 Нм и червячные:
F к= 80
| |
| Многоступенчатые зубчатые редукторы при Т Б ³ 250 Нм и планетарные редукторы всех типов:
F к = 125
|
П р и м е ч а н и е: В формулах приняты следующие обозначения:
Т т– крутящий момент на тихоходном валу; Т б – крутящий момент на быстроходном валу.
|
|
|
