9 Выбор муфты
В виду того, что в данном соединении валов требуется невысокая компенсирующая способность муфт, то допустима установка муфты упругой втулочно-пальцевой ГОСТ 21425-93. Достоинство данного типа муфт: относительная простота конструкции и удобство замены упругих элементов. Выбор муфты упругой втулочно-пальцевой производится в зависимости от диаметров соединяемых валов, расчётного передаваемого крутящего момента и максимально допустимой частоты вращения вала. Диаметры соединяемых валов примем равными:
dдв = 32 мм
dв1 = 25 мм
Передаваемый крутящий момент через муфту:
T = 28 Нм
Расчётный передаваемый крутящий момент через муфту:
где kр - коэффициент, учитывающий условия эксплуатации. Его значения приведены в таблице 11.3[1]. Принимаем kр = 1,2
Выбираем муфту упругую втулочно-пальцевую 63-32-22-2-38-I.2 ГОСТ 21424-93 (таблица 13.3.1[3]).
10 Подбор шпонок и проверочный расчет шпоночных соединений
Выбираем шпонки для соединения муфты с выходным концом ведущего вала (шпонка 1), червячного колеса валом (шпонка 2) и ведущей звездочки с выходным концом ведомого вала (шпонка 3). Для соединений примем шпонки по ГОСТ 23360-78 исполнение 1.
Шпонка 1
Шпонка 6x 6 x 28 ГОСТ 23360-78
Шпонка 2
Шпонка 14 x 9 x 63 ГОСТ 23360-78
Шпонка 3
Шпонка 18x 11 x 80 ГОСТ 23360-78
Материал шпонок – сталь чистотянутая с временным сопротивлением разрыву не менее 590МПа.
Расчет шпоночных соединений будем производить исходя из напряжения смятия и условия прочности по формуле
где T – крутящий момент на валу;
d – диаметр вала;
h – высота шпонки;
t1 – глубина паза вала;
l – длина шпонки;
b – ширина шпонки;
[σсм] – допускаемое напряжение смятия:
при стальной ступице [σсм] = 100…120 МПа;
при чугунной ступице [σсм] = 50…70 МПа.
Рассчитываем шпонки
Шпонка 1
T1 = 28 Нм
d = 20 мм
h = 6 мм
t1 = 3,5 мм
l = 28 мм
b = 6 мм
Материал полумуфты чугун СЧ 20
Удовлетворяет условию.
Шпонка 2
T2 = 409 Нм
d = 50 мм
h = 9 мм
t1 = 5,5 мм
l = 63 мм
b = 14 мм
Удовлетворяет условию.
Шпонка 3
T2 = 409 Нм
d = 63 мм
h = 11 мм
t1 = 7 мм
l = 80мм
b = 18 мм
Материал звездочки Сталь 45
Удовлетворяет условию.
11 Проверочный расчет вала редуктора на сопротивление усталости
Проверяем сечение вала под червячным колесом.
Примем, что нормальные напряжения от изгиба изменяются по симметричному циклу, а касательные от кручения – по отнулевому (пульсирующему).
Уточненный расчет состоит в определении коэффициентов запаса прочности s для опасных сечений и сравнение их с допускаемыми значениями [s].
Материал вала – сталь 45 нормализованная; σв=884 МПа (табл. 3.3 [4]).
Пределы выносливости:
σ-1≈0,43σв=0,43 884=380 МПа; τ-1≈0,58 σ-1= 0,58 380=220 МПа.
По построенным эпюрам (рис.3) определяем суммарный изгибающий момент:
.
Момент сопротивления кручению (d=63мм, b =18мм, t1=7мм)
мм3.
Момент сопротивления изгибу
мм3.
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений
МПа.
Амплитуда нормальных напряжений изгиба
МПа;
среднее напряжение σv=0.
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
Результирующий коэффициент запаса прочности
.
Прочность вала обеспечивается.