Сталь 40ХН,

Термообработка –закалка до Н > 48 НRC.

s_в=920 МПа; s_т=750 МПа.

Проверяемое сечение (под подшипником, где d_n1=60 мм). Концентрация напряжений обусловлена напрессовкой подшипника на вал.

12.1.1. Расчет вала на сопротивление усталости

Условие прочности:

где S, [S] – расчётный и допускаем ый коэффициенты запаса прочности;

[S] = 1, 5…4; [8, с.271]

S_σ , S_τ – коэффициент запаса прочности при изгибе и кручении;

здесь σ _-1 и τ _-1 – предел выносливости при изгибе и кручении;

σ _-1 = 0, 45_*σ _в = 0, 45_*920 = 414, МПа;

τ _-1 = 0, 25_*σ _в = 0, 25_*920 = 230 МПа;

k_σ , k_τ – эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении;

k_σ = k_{σ ф} + k_{σ n} – 1;

k_τ = k_{τ ф} + k_{τ n} – 1,

здесь k_{σ ф}, k_{τ ф} – эффективные коэффициенты от формы;

k_{σ ф} = 3, 6; k_{τ ф} = 2, 5;

[8, с.270]

k_{σ n}, k_{τ n} – эффективные коэффициенты от состояния поверхности;

k_{σ n} = 1; k_{τ n} = 1;

[8, с.270]

k_σ = 3, 6 + 1 – 1 = 3, 6;

k_τ = 2, 5 + 1 – 1 = 2, 5.

k_d – масштабный фактор;

k_d = 0, 675; [8, с.271]

k_v – коэффициент поверхностного упрочнения;

k_v = 1, 6 [8, с.271]

ψ _σ , ψ _τ – коэффициент чувствительности к ассиметрии цикла;

ψ _σ = 0, 1;

ψ _τ = 0, 05; [8, с.271]

ϭ _а, τ _а-амплитудные напряжения при кручении и изгибе;

ϭ _m, τ _m- средние напряжения циклов при кручении и изгибе;

Условимся, что напряжения изгиба изменяются по симметричному циклу, а напряжения кручения – по отнулевому, тогда

σ _m = 0;

ϭ _а=ϭ _и=М¹∙ 10³/W_u,

здесь М¹=113 Нм – суммарный изгибающий момент в проверяемом сечении;

W_u – момент сопротивления сечения изгибу;

мм³

, Мпа

τ _а = τ _m = =

здесь τ _кр – расчетное напряжение на кручение в рассматриваемом сечении;

T₁ = 250, 7 Н м – передаваемый валом вращающий момент;

W_k - момент сопротивления сечения изгибу;

мм³

τ _а = τ _m = =

= 23, 3

=32, 86

12.1.2. Расчёт вала на статическую прочность

Условие прочности:

где S_T и [S]_T – расчётный и допускаемый коэффициент запаса прочности по текучести;

[S]_T = 1, 2…1, 8 –допускаемый коэффициент запаса прочности по текучести;

σ _Т = 750 МПа – предел текучести;

k_n – коэффициент перегрузки;

k_n = = 2;

σ _экв – эквивалентное напряжение в проверяемом сечении;

здесь σ _и – напряжение изгиба в проверяемом сечении;

σ _и =

здесь М – сумм арный изгибающий момент в проверяемом сечении;

М = 113 Нм

W_и – момент сопротивления сечения изгибу;

W_и = = 21, 195 * 10³ мм³;

σ _и = = 5, 33 МПа;

τ _кр – напряжение кручения в проверяемом сечении;

τ _кр = ,

здесь Т₁ – передаваемый валом вращающий момент;

Т₁ = 250, 7 Нм;

W_к – момент сопротивления сечения вала кручению;

W_к = = 42, 39 * 10³ мм³

τ _кр = = = 5, 91 МПа

12.2. Ведомый вал редуктора.

Материал вала – сталь 45, термообработка – улучшение,

σ _В = 780 МПа, σ _Т = 540 МПа. [8.с.340]

Проверочный расчёт вала ведём по сечению 7-7 (под червячным колесом d_к2 =100мм).

Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки на валу.

12.2.1. Расчёт на сопротивление усталости.

Условие прочности:

где S, [S] – расчётный и допускаем ый коэффициент запаса прочности;

[S] = 1, 5…4;

S_σ , S_τ – коэффициент запаса прочности при изгибе и кручении;

здесь σ _-1 и τ _-1 – предел выносливости при изгибе и кручении;

σ _-1 = 0, 45_*σ _в = 0, 45_*780 = 351, МПа;

τ _-1 = 0, 25_*σ _в = 0, 25_*780 = 195 МПа;

k_σ , k_τ – эффективные коэффициенты концентрации напряжений;

k_σ = k_{σ ф} + k_{σ n} – 1;

k_τ = k_{τ ф} + k_{τ n} – 1,

здесь k_{σ ф}, k_{τ ф} – эффективные коэффициенты от формы;

k_{σ ф} = 1, 7; k_{τ ф} = 1, 4;

[8, с.271]

k_{σ n}, k_{τ n} – эффективные коэффициенты от состояния поверхности;

k_{σ n} = 1, 1; k_{τ n} = 1, 1;

[8, с.271]

k_σ = 1, 7 + 1 – 1 = 1, 8;

k_τ = 1, 4 + 1 – 1 = 1, 5.

k_d – масштабный фактор;

k_d = 0, 7; [8, с.271]

k_v – коэффициент поверхностного упрочнения;

k_v = 1, 0 – при закалке; [8, с.271]

ψ _σ , ψ _τ – коэффициент чувствительности к ассиметрии цикла;

ψ _σ = 0, 1;

ψ _τ = 0, 05; [8, с.271]

Условимся, что напряжения изгиба изменяются по симметричному циклу, а напряжения кручения – по отнулевому.

σ _m = 0;

ϭ _а=ϭ _и=М⁷∙ 10³/W_u,

здесь М⁷=706, 7 Нм – суммарный изгибающий момент в проверяемом сечении;

W_и = = 88 * 10³, мм³;

σ _и =ϭ _a= = 8, МПа;

τ _а = τ _m = =

τ _кр – напряжение кручения в проверяемом сечении;

Т₂ = 2119, 6 Н м, передаваемый валом вращающий момент;

W_к – момент сопротивления кручению;

W_к = = 186 * 10³ мм³

τ _m=τ _а = = 5, 7 МПа

= 17, 06

=13, 23

что допустимо

12.2.2. Расчёт на статическую прочность.

Условие прочности:

где S_T и [S]_T – расчётный и допускаемый коэффициент запаса прочности по текучести;

[S]_T = 1, 2…1, 8;

σ _Т – предел текучести;

σ _Т = 540 МПа;

k_n – коэффициент перегрузки;

k_n = = 2;

σ _экв – эквивалентное напряжение;

здесь σ _и – напряжение изгиба в проверяемом сечении;

σ _и = ,

здесь М – суммарный изгибающий момент в проверяемом сечении;

М = 706, 7 Нм

W_и – момент сопротивления сечения изгибу;

W_и = =88, мм³

σ _и = = 8, МПа;

τ _кр – напряжение кручения в проверяемом сечении;

τ _кр = ,

здесь Т₂ = 2119, 6 Нм;

W_к – момент сопротивления сечения вала кручению;

W_к = =186*10³, мм³

τ _кр = = 11, 4 МПа;

, МПа

13. Выбор смазочных материалов и способа смазки.

Смазывание зацепления и подшипников производится разбрызгиванием жидкого масла. При контактных напряжениях σ _Н = 1 96, 5 МПа и скорости скольжения V_ск = 1, 83 м/с рекомендуемая вязкость масла должна быть приблизительно равна 20 * 10^-6м²/с. Принимаем масло индустриальное И – 20А. [6, с.165]

Объём масляной ванны определяем из расчёта 0, 25 дм³ на 1кВт передаваемой мощности:

V_{масл.ванны} = 0, 25 * Р_дв.тр = 0, 25 * 9, 68 = 2, 42

Контроль уровня масла, находящегося в корпусе редуктора, производят с помощью маслоуказателя, для этого применяем закрытый жезловой маслоуказатель.

Камеры подшипников ведущего вала заполняем пластичным смазочным материалом УТ – 1, периодически пополняем его шприцем через пресс-масленки. [6, с.204]

14. Посадки деталей редуктора.

Посадка муфты на вал редуктора Н7/p6.

Посадка червячного колёса при нормальном режиме Н7/k6.