4.2.5. Розрахунки на міцність при згині

Перебірковий розрахунок воротка

Рис. 4.12. Розрахункова схема воротка

1- вороток 2- гвинт

Вихідні дані: L=130мм; D=45мм; d=15мм; F=500Н

Матеріал воротка - сталь 45.

Розрахунок

За даних умов вороток можна розглядати як консольну балку, навантажену силою F, для якої розрахункове плече буде:

(4.25)

Умова міцності при згині: , (4.26)

де і - відповідно розрахункове та допустиме напруження.

,

де - межа текучості.

Для сталі 45 (Додаток В табл. 6)

[S]- необхідний коефіцієнт запасу міцності

Приймаємо [S] = 2

Тоді:

- максимальний згинаючий момент (в небезпечному перерізі).

Із епюри згинаючих моментів видно, що (4.27)

- осьовий момент опору поперечного перерізу воротка

(4.28)

Тоді (4.29)

Отже, умова міцності виконується і вороток в даному режимі експлуатувати можна.

Розрахунок направляючої пластини

Рис. 4.13 Розрахункова схема до розрахунку пластини направляючої

1- Гайка спеціальна 2- Пластина направляюча 3- Штанга

Вихідні дані: D=В=25мм; d=16мм; Н=10мм; L=60мм; F=10³Н

В даному вузлі (див.рис. 4.13) пластина направляюча працює на згин. Враховуючи, що навантаження на пластину передається через гайку спеціальну, розміри якої не можна вважати малими в порівнянні з розмірами пластини, навантаження на пластину приймаємо як рівномірно розподілене на ділянці К-К з інтенсивністю

а саму пластину розглядаємо як балку на двох опорах.

З міркувань симетрії очевидно, що

Будуємо опору згинаючих моментів, підраховуючи попередньо значення згинаючого моменту в характерних точках К та Р.

(4.30)

Із аналізу епюри згинаючих моментів видно, що небезпечним буде переріз в точці Р, де

До того ж цей переріз ослаблений отвором.

Небезпечний переріз перевіряємо на міцність за умовою:

, (4.31)

де та - відповідно розрахункове та допустиме нормальні напруження в небезпечному перерізі

,

де - межа текучості матеріалу пластини. Для виготовлення пластин

приймаємо матеріал Ст.3 ГОСТ 380-71, для якого

(Додаток В табл. 6)

- допустимий коефіцієнт запасу міцності. Виходячи з умов експлуатації пластини, приймаємо .

Тоді

- осьовий момент опору поперечного перерізу

Тоді

Умова міцності не витримується, тому змінюємо матеріал. Для виготовлення пластини приймаємо сталь 45, для якої

(Додаток В табл. 6)

Тоді

При цьому , отже умова міцності виконується і пластину в даному режимі експлуатувати можна.

4.2.6. Розрахунок шпонкових з'єднань

Основним критерієм працездатності шпонкових з'єднань є міцність. Шпонки вибирають за таблицями стандартів в залежності від діаметру вала та довжини ступиці, а потім з'єднання перевіряють на міцність. Розміри стандартних шпонкових з'єднань підібрані так, що міцність їх на зріз та згин забезпечується в тому випадку, коли виконується умова міцності на зминання, тому основний розрахунок шпонкових з'єднань - це розрахунок на зминання. Розрахунок на зріз - як правило проводять тільки для сегментних шпонок.

Розрахунок призматичних шпонок

Перевірковий розрахунок на зминання виконуємо за умовою:

, (4.32)

де і - відповідно розрахункове та допустиме напруження зминання

- передаваний момент;

- діаметр вала;

- висота шпонки;

- глибина паза вала;

- робоча довжина шпонки;

= - для шпонки з плоскими торцями;

= - - для шпонок із округленими торцями

де - повна довжина шпонки,

- ширина шпонки.

Розрахунок сегментних шпонок

Розрахунок на зминання ведуть за умовою:

(4.33)

Розрахунок на зріз ведуть за умовою: (4.34)

Де і - відповідно розрахункове та допустиме напруження

зминання;

та - відповідно розрахункове та допустиме напруження зрізу;

- передаваний момент;

- діаметр вала;

, , - відповідно висота, ширина та довжина шпонки;

- глибина паза вала.