4 Проверочный расчет шпоночных соединений

4.1 Проверка шпонок на смятие. Выбранные ранее шпонки проверим на смятие рабочих поверхностей.

Целью расчета является выполнение условия σ_см ≤ [σ_см], где [σ_см] - допустимые напряжения смятия.

Если ступица стальная, то [σ_см] = 100... 150 МПа.

Если ступица чугунная - [σ_см] = 60.. .90 МПа.

Меньшие значения допускаемых напряжений принимаются в слу­чае передачи неравномерных или ударных нагрузок.

Напряжения смятия определяются по формуле:

где: окружная сила,

Т – передаваемый крутящий момент,

d – диаметр вала,

- расчетная площадь смятия паза в ступице,

h – высота шпонки,

t₁ – глубина паза вала,

l_P – расчетная длина паза (для призматических шпонок со скругленными концами , здесь l – стандартная длина шпонки, b – ширина шпонки).

В этой курсовой работе для шпонки на выходном конце вала под муф­той (материал муфты - чугун) напряжения смятия равны:

Для шпонки под ступицей зубчатого колеса (материал колеса -сталь) напряжения смятия равны:

Таким образом, выбранные ранее шпонки подходят по напряже­ниям смятия.

4.2 Проверка шпонок на срез.

Напряжения среза определяются по формуле:

где:

b – ширина шпонки,

- площадь среза шпонки,

- допускаемое напряжение среза,

= 60... 100 МПа (меньшие значения принимаются при неравномерной или ударной нагрузке),

l – стандартная длина шпонки.

Напряжения среза для шпонки на выходном конце вала под муф­той равны:

Напряжение среза для шпонки под ступицей зубчатого колеса:

Следовательно, выбранные ранее шпонки подходят по напряже­ниям среза.

5. Выбор и расчет муфт.

С целью компенсации радиальных, осевых и угловых смещений валов при эксплуатации привода, тихоходный вал редуктора и вал шестерни открытой зубчатой передачи соединены зубчатой муфтой (МЗ), типоразмер которой выбираем по диаметру вала редуктора с учетом ограничения:

где: К - коэффициент режима работы;

К = 1,1...1,4 - при спокойной работе и небольших разгоняемых массах (приводы конвейеров, испытательных установок);

К = 1,5...2,0 - при переменной нагрузке и средних разгоняемых массах (поршневые компрессоры, мельницы, металлоре­жущие станки);

К = 2,5...4,0 - при ударной нагрузке и больших разгоняемых массах (молоты, прокатные станы);

Т_ном - номинальный длительно действующий момент (Т₂).

В нашем работе при диаметре d = 42 мм выбираем по ГОСТ 5006-66 муфту МЗ с T_кр = 0,71 кН•м, так как при Т₂ = 214,78 Н•м,

К= 1,5, получим: T_расч =1,4•214,78 = 300,7 Н•м< . Следова­тельно, прочность муфты обеспечена.

Для соединения вала электродвигателя с быстроходным валом редуктора используем упругую втулочно-пальцевую муфту (МУВП), типоразмер которой выбираем по величине наибольшего диаметра соединяемых валов с учетом ограничения Т_кр < [Т_кр], где Т_кр - крутящий момент на быстроходном валу редуктора (Т₁); [Т_кр] - табличное значение крутящего момента для выбранной муфты.

В нашем работе при диаметре d = 42 мм выбираем по ГОСТ 21424-75 муфту МУВП с = 250 Н•м > Т₁ = 99,89 Н•м.

Поскольку в данном случае применяется стандартная муфта, проверку на смятие ее упругого элемента и пальцев на изгиб не производим.