Последовательность расчета. 1. Определяем радиальную силу от муфты, действующую на консольный участок вала по формуле [1, с 91, ф 4.2]:

1. Определяем радиальную силу от муфты, действующую на консольный участок вала по формуле [1, с 91, ф 4.2]:

Тогда,

.

Принимаем действие этой силы в вертикальной плоскости (как и силы ), направленное на увеличение деформации вала от силы .

2. Используя эскизную компоновку редуктора, составляем расчетную схему вала (см. рис. 7а).

3. Определяем опорные реакции в горизонтальной плоскости (см. рис. 7б).

Проверка правильности определения реакций.

4. Определяем опорные реакции в вертикальной плоскости (см. рис. 7в).

Проверка правильности определения реакций.

5. Определяем опорные реакции от силы муфт (см. рис. 7г).

Проверка правильности определения реакций.

6. Определяем суммарные реакции в опорах (приведенные в одну плоскость), которые будут использованы в качестве радиальных нагрузок при выборе подшипников качения.

7. Определяем изгибающие моменты:

- в горизонтальной плоскости (рис 7б):

,

;

,

;

- в вертикальной плоскости (рис 7в):

,

;

- изгибающие моменты от силы (рис 7г):

,

;

- изгибающий момент в сечении (под колесом):

8. Определяем суммарный изгибающий момент в сечении под колесом (сечение - наиболее нагруженное).

9. Принимаем материал вала по таблице 6.1 [1, с 117] – Сталь 5.

; ; ; ;

Механическую обработку вала – тонкая обточка, вал не подвергается поверхностному упрочнению.

10. Рассчитываем на сопротивление усталости по формуле [1, с 128, ф 6.8]:

Для опасного сечения вала (сечение ) расчетный коэффициент запаса прочности определяется по формуле [1, c 93, ф 4.8], а коэффициенты и по формулам [1, с 93, ф 4.10, 4.11]:

;

Коэффициент долговечности [1, с 93]

,

где ,

так как , то

Определяем суммарные коэффициенты и по формулам [1, с 95, ф 4.20]:

В этих формулах значения эффективных коэффициентов концентрации напряжений и зависят от вида концентраторов напряжений

В месте посадки колеса на вал имеется два типа концентраторов: ступенчатый переход с галтелью и шпоночная канавка

По [1 , с 96-97, т 4.3 и 4.4 ] находим значения и :

-для ступенчатого перехода с галтелью:

; .

При , и .

и

-для шпоночной канавки, выполненной пальцевой фрезой:

и

Следовательно, большее влияние на прочность вала оказывает ступенчатый переход с галтелью ; поэтому для расчёта принимаем

и

В этом сечении вал имеет сплошное круглое сечение.

По таблице 4.5 [1, с 98] находим:

По таблице 4.6 [1, с 98] находим:

Так как вал не подвергается поверхностному упрочнению .

Таким образом,

Определяем амплитудные значения напряжений по формулам [1, с 94, ф 4.14]:

, ,

где и – моменты сопротивления, определяем по формулам [1, с 94, ф 4.15]:

,

Тогда,

Следовательно,

Таким образом,

Определяем коэффициент запаса прочности

Следовательно, вал удовлетворяет условию прочности по сопротивлению усталости.

6. Выбор подшипников качения

При частоте вращения выбор подшипников проводим по динамической радиальной грузоподъемности и статической радиальной грузоподъёмности , а при – только по статической грузоподъемности.

Исходные данные.

– диаметр опорной части вала;

и – радиальные нагрузки, действующие на подшипники;

– внешняя осевая сила, действующая на вал (направленна в сторону опоры 2 (см. рис. 7));

– частота вращения внутреннего кольца подшипника;

– требуемый ресурс подшипника;

Режим нагружения переменный.