Уточненный расчет тихоходного вала на усталостную прочность
В нескольких сечениях по длине вала, выбираемых с учетом наличия концентратов напряжений и эпюр моментов, определяю коэффициент запаса усталостной прочности и сравниваю его с допускаемым значением.
, где
- коэффициент запаса усталостной прочности по напряжениям изгиба.
- коэффициент запаса усталостной прочности по напряжениям кручения.
В этих формулах:
, 
- пределы выносливости материала вала при симметричном цикле изменения напряжений по нормальным и касательным напряжениям.
; 
и 
- эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении.
и 
- масштабный фактор, и фактор качества поверхности.
и 
- коэффициенты, характеризующие чувствительность материала вала к асимметрии цикла.
, 
- амплитуда и среднее значение цикла изменения нормальных напряжений изгиба.
Напряжения изгиба изменяются по симметричному циклу и для него
, 
, 
- амплитуда и среднее значение цикла изменения касательных напряжений от кручения. Для нереверсивных валов касательные напряжения от кручения меняются по пульсирующему циклу и для него.
Сечение I. (сечение на выходе, концентратор напряжений – шлицы 8х36х42х7)
; 
; 
; 
; 
; 
; 
Сечение II. (сечение под подшипником, концентратор напряжений – посадка с натягом)
; 
; 
; ; ; 
;
, где 
- диаметр вала под подшипником
Сечение III. (под колесом, концентратор напряжений – шпоночный паз 
)
; 
; 
; ; ;
, где 
- диаметр вала под колесом
Сечение IV. (сечение под колесом, концентратор напряжений – галтель)
; 
, где - диаметр вала под колесом
; 
; 
; ; ;
и 
Расчет тихоходного вала на статическую прочность.
Расчет ведут пот наибольшей возможной кратковременной нагрузке (обычно двукратной), повторяемость которой мала и не может вызвать усталостного разрушения.
Расчет ведется 
по статическому запасу прочности по отношению к пределу текучести материала вала
, где
, 
- соответственно напряжения изгиба и кручения от действия 
и 
Опасное сечение – под колесом, концентратор напряжений – шпоночный паз 
, т.е. условие статической прочности выполняется.
Проектирование подшипниковых узлов
Входной вал.
- суммарные реакции в опорах
-регулирующая внешних осевых нагрузок на вал.
1.1. Выбираем ШРУО №36208: 
; 
1.2.
1.3. Определяю силы, сбрасывающие кольца
1.4. Определяю осевые нагрузки подшипников
Уравнение равновесия: 
Примем 
Тогда 
1.5. 
Где 
- коэффициент вращения внутреннего кольца
- коэффициенты радиальной и осевой нагрузок
1.6.Определяю эквивалентные нагрузки на опоры
, где
- коэффициент нагрузки для достаточно спокойной работы с незначительными толчками
- температурный коэффициент до
- эквивалентная нагрузка с учетом циклограммы нагрузки
1.7. Определяю расчетную долговечность подшипника при 
вероятности безотказной работы
, где
- для шарикоподшипников
1.8. Определяю коэффициент надежности
- заданный ресурс
- коэффициент, учитывающий структуры материала подшипника
- для шарикоподшипников
- коэффициент режима смазки
- для шарикоподшипников
1.9. Вероятность безотказной роботы подшипников в течение заданного срока службы
, где 
- для шарикоподшипников
Промежуточный вал
-суммарные реакции в опорах
-регулирующая внешних осевых нагрузок на вал.
2.1. Выбираем РПКО №7208: 
; 
2.2. 
2.3. Определяю силы, сбрасывающие кольца
2.4. Определяю осевые нагрузки подшипников
Примем 
Тогда 
2.5. 
2.6. Определяю эквивалентные нагрузки на опоры
, где
2.7. Определяю расчетную долговечность подшипника при вероятности безотказной работы
2.8. Определяю коэффициент надежности
и - для роликоподшипников
2.9. Вероятность безотказной роботы подшипников в течение заданного срока службы
, где 
- для роликоподшипников
Входной вал.
-суммарные реакции в опорах
-регулирующая внешних осевых нагрузок на вал.
3.1. Выбираем ШПРО №109: 
Для данного вала расчет ведется по наиболее нагруженной опоре, т.е. в моём случае по опоре 2 и тем самым упрощается.
3.2. Определяю эквивалентные нагрузки на опоры
3.3. Определяю расчетную долговечность подшипника при вероятности безотказной работы
3.4. Определяю коэффициент надежности
3.5. Вероятность безотказной роботы подшипников в течение заданного срока службы
Расчет элементов корпуса.
Толщина стенки корпуса и крышки редуктора:
Толщина верхнего пояса фланца корпуса: 
Толщина нижнего пояса (фланца) крышки корпуса: 
Толщина нижнего пояса корпуса:
Без бобышки: 
При наличии бобышки:
Толщина ребер основания корпуса:
Толщина ребер крышки:
Диаметр фундаментальных болтов:
Диаметр болтов:
-у подшипников:
-соединяющих основания корпуса с крышкой:
-крепящих смотровую крышку:
Расстояние от наружной поверхности стенки корпуса до оси болтов 
Ширина нижнего и верхнего пояса основания корпуса
Расчет фрикционной муфты
Наружный диаметр колеса 
: 
Внутренний диаметр колеса : 
Приведенный радиус
:
Определяю максимально допустимую силу прижатия дисков:
, где 
-металлокерамическое покрытие по стали или чугуну (без смазки)
Определяю число трущихся поверхностей:
- момент на входе
- расчетный крутящий момент
,где
- коэффициент безопасности
С другой стороны
, где
- число трущихся поверхностей
- коэффициент трения
Проверочный расчет:
