 |
Проверка прочности шпоночных соединений
|
|
Шпонки призматические со скруглёнными торцами. Размеры сечений шпонок и пазов и длины шпонок – по ГОСТ 23360-78.
Материал шпонок – сталь 45 нормализованная.
Напряжение смятия и условие прочности находим по формуле:
Допускаемые напряжения смятия при стальной ступице [усм]=100-120 Мпа, при чугунной [усм]=50-70 Мпа.
Ведущий вал: d=50мм
шпонка: ширина - b=14мм
высота - h=9мм
длина - l=50мм
глубина паза вала - t1=5,5мм
глубина паза втулки - t2=3,8мм
фаска - sx 45о=0,3
Выбираем (по табл. 11.5 [1]) момент на ведущем валу T1=710 x 103 Н мм
Материал для полумуфт МУВП – чугун марки СЧ 20.
Ведомый вал:d=65мм
шпонка: ширина - b=20мм
высота - h=12мм
длина - l=100мм
глубина паза вала - t1=7,5мм
глубина паза втулки - t2=4,9мм
фаска - sx 45о=0,5
Выбираем (по табл. 11.5 [1]) момент на ведущем валу T1=1000 x 103 Н мм
Обычно звёздочки изготовляют из термообработанных углеродистых или легированных сталей. Условие прочности выполняется.
Уточнённый расчёт валов
Примем, что нормальные напряжения от изгиба изменяется по симметричному циклу, а касательные от кручения – по отнулевому (пульсируещему).
Уточнённый расчёт валов состоит в определении коэффициентов запаса прочности s для опасных сечений и сравнении их с требуемыми (допускаемыми) значениями [s]. Прочность соблюдена при условии s≥[s].
Будем производить расчёт для предположительно опасных сечений каждого из валов.
Ведущий вал.
Материал вала то же, что и для шестерни, т.е. сталь 45, термическая обработка – улучшение.
По (табл. 3.3 [1]) при диаметре заготовки до 90 мм среднее значение ув=780 МПа.
Предел выносливости при симметричном цикле изгиба
Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений
Сечение А-А. Это сечение при передаче вращающего момента от электродвигателя через муфту рассчитаем на кручение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.
Коэффициент запаса прочности
где амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла
При d=50мм, b=14мм, t1=5,5мм (по табл. 8.5 [1])
Примем kф=1,68 (табл. 8.5[1]), еф=0,76 (табл. 8.8[1]) и шф=0,1 (стр. 166 [1]).
ГОСТ 16162-78 указывает на то, чтобы конструкция редукторов предусматривала возможность восприятия радиальной нагрузки, приложенной в середине посадочной части вала. Величина нагрузки для одноступенчатых зубчатых редукторов на быстроходном валу должна быть 2,5 
при 25 х 103 Н мм < ТБ< 710 х 103 Н мм.
Приняв у ведущего вала длину посадочной части под муфту равной длине полумуфты l=170мм, получим изгибающий момент в сечении А-А от консольной нагрузки
Изгибающий момент в горизонтальной плоскости
Изгибающий момент в вертикальной плоскости
Суммарный изгибающий момент в сечении А-А
; среднее напряжение уm=0.
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
Результирующий коэффициент запаса прочности
получился близким к коэффициенту запаса sф=5,41. Это незначительное расхождение свидетельствует о том, что консольные участки валов, рассчитанные по крутящему моменту и согласованные с расточками стандартных полумуфт, оказываются прочными и что учёт консольной нагрузки не вносит существенных изменений.
Такой большой запаса прочности объясняется тем, что диаметр вала был увеличен при конструировании для соединения его стандартной полумуфтой с валом электродвигателя.
По этой причине проверять прочность в других сечениях нет необходимости.
Ведомый вал.
Материал вала то же, что и для шестерни, т.е. сталь 45 нормализованная.
Попри диаметре заготовки до 90 мм среднее значение ув=570 МПа.
Предел выносливости при симметричном цикле изгиба
Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений
Сечение А-А. Концентрацию напряжений в этом сечении вызывает наличие шпоночной канавки с напрессовкой колеса на вал.