Выбор и расчет шпоночных (шлицевых) соединений
Стандарт предусматривает для каждого диаметра вала определенные размеры поперечного сечения шпонки.
sсм=
где Т-вращающий момент, Н·м
d-диаметр вала , мм
(h-t1)-высота грани шпонки в ступице, работающая на
смятие, мм
h-высота шпонки
t1-глубина врезания шпонки
Lf-рабочая длина шпонки
1.Расчет шпонок на хвостовиках
Ведущий вал
Призматическая шпонка с скругленными торцами : h=12мм
t1=7,5мм
b=20мм
L-примем из стандартного ряда =55,5 мм
Lf=55,5-14=41,5 мм
Расчетные напряжения смятия:
sсм=
Мпа что меньше {s}см=100-120
Мпа
Ведомый вал
Призматическая шпонка с скругленными торцами : h=12мм
t1=7,5мм
b=20мм
L=52,5мм
Lf=52,5-20=32,5мм
Расчетные напряжения смятия:
sсм=
Мпа
что меньше {s}см=100-120
Мпа
2.Расчет соединения вал-ступица: Ведомый вал
Шпонка призматическая с скругленными торцами h=18мм
t1=10мм
b=20мм
L=50мм
Lf=50-20=30мм
Расчетные напряжения смятия:
sсм=
Мпа
что меньше {s}см=100-120
Мпа
Расчет валов на выносливость (уточненный расчет валов в опасных сечениях)
Опасные сечения устанавливают предположительно, проверяя прочность вала в опасных сечениях определяют коэффициент запаса прочности S и сравнивают его с допустимым {S}=1,2-1,5
S=
³{S}
где Ss и St -коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям
Ss=
sm=0
St=
Где KsD и KtD –коэффициенты снижения пределов выносливости
s-1 и t-1 -пределы выносливости для заданного материала при симметричном цикле изгиба и кручения
ys и yt -коэффициенты чувствительности материала
т.к вал не подвергнут обработке:
ys=0,3-0,4
yt=0,15-0,20
KsD=
KtD=
Где Ks и Kt -эффективные коффициенты концентраций напряжений для заданного сечения вала
Ka-коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения
Kf-коэффициент влияния шероховатости поверхности
Kn-коэффициент влияния поверхностного упрочнения
sа=sмах=
; где Ми=
-результирующий изгибающий момент в
сечении
ta=tm=
где Тк-крутящий момент
Wо и Wp-осевой и полярный моменты
Ведомый вал
1)Опасный участок – шпоночный паз
Коэффициенты снижения пределов выносливости:
Ks =1,8 KsD=(1,8/0,67+1-1)/1=2,68
Ka =0,67 KtD=(1,4/0,67+1-1)/1=2,08
Kt=1,4
Kf =1
Kn=1
Нормальные и касательные напряжения в опасном сечении:
sа=sмах=
=
14,6мПа
ta=tm=
=
=9,1
мПа
Коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям:
Ss=
St=
коэффициент запаса прочности:
S=
³{S}=1,2-1,5
Запас прочности обеспечен.
2)Опасный участок- прессовая посадка (шпоночный паз)
Коэффициенты снижения пределов выносливости:
KsD= Ks / Ka =2,48
KtD= Kt/ Ks =1,52
Kf =1
Kn=1
По эпюре изгибающих моментов (приложение 2) находим:
Мизг.п.у=439,2 н·м
sа=sмах=
=8,26
мПа
ta=tm=
=
=4,32мПа
Коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям:
Ss=
St=
Коэффициент запаса прочности:
S=
³{S}=1,2-1,5
Запас прочности обеспечен.
Ведущий вал
1)Опасный участок- шпоночный паз
Коэффициенты снижения пределов выносливости:
Ks =1,8 KsD=(1,8/0,67+1-1)/1=2,68
Ka =0,67 KtD=(1,4/0,67+1-1)/1=2,08
Kt=1,5
Kf =1
Kn=1
Нормальные и касательные напряжения в опасном сечении:
sа=sмах=
Па
ta=tm=
=
·10
5Па
Коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям:
Ss=
St=
Коэффициент запаса прочности:
S=
³{S}=1,2-1,5
Запас прочности обеспечен.