9.Проверка прочности шпоночных соединений.
Для передачи вращающих моментов применяем шпонки призматические со скругленными торцами (ГОСТ 23360 - 78). Материал шпонок сталь 45 нормализованная.
Напряжение смятия и условия прочности:
;
Допускаемые напряжения смятия при стальной ступице:
;
при чугунной ступице:
;
Проверка прочности шпонки на быстроходном валу:
,
где
;
;
;
-
длина шпонки (при длине конца вала 60
мм);
- момент на валу
;
Проверка прочности шпонок на промежуточном валу
проверяем шпонку под цилиндрическим колесом (длина ступицы колеса меньше ширины шестерни):
,
где
;
;
;
-
длина шпонки (при длине ступицы зубчатого
колеса 45 мм);
-момент
на промежуточном валу
;
Проверка прочности шпонок на тихоходном валу
проверяем шпонку под звездочкой(меньший диаметр вала):
,
где
;
;
;
-
длина шпонки (при длине ступицы 60 мм);
-момент
на тихоходном валу
;
Вывод:
условие
выполнено для всех шпонок – то есть все
шпонки прошли проверку.
10.Уточненный расчет валов
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
для опасных сечении и сравнении их с
требуемыми (допускаемыми) значениями
.
Прочность соблюдена при
.
Быстроходный вал
Материал вала - сталь 45, термическая обработка – улучшение.
При
диаметре заготовки до 90 мм (по табл. 3.3
[1]), среднее значение
Предел выносливости при симметричном цикле изгиба:
Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений:
Сечение А-А.
В этом сечении при передаче вращающего момента от электродвигателя через муфту возникают только касательные напряжения. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.
Коэффициенты запаса прочности:
;
где амплитуда и среднее напряжение:
;
При
,
,
(по табл. 8.9 [1]):
;
;
Принимаем
(табл. 8.5 [1]),
(табл. 8.8 [1]) и
.
Коэффициент запаса прочности:
;
=2,5 - прочность соблюдена (большой коэффициент запаса из-за увеличения диаметра вала)
Промежуточный вал
Материал вала - сталь 45, термическая обработка – улучшение.
При диаметре заготовки до 90 мм (по табл. 3.3 [1]), среднее значение
Предел выносливости при симметричном цикле изгиба:
Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений:
Сечение А-А
В этом сечении возникает наибольший изгибающий момент; концентрации напряжений обусловлено наличием шпоночной канавки под шестерней.
Изгибающий момент:
Результирующий изгибающий момент:
Момент сопротивления сечения нетто:
При
,
,
(по табл. 8.9 [1]):
Амплитуда нормальных напряжений изгиба:
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:
Принимаем
(табл. 8.5 [1]),
(табл. 8.8 [1]) и
.
,
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:
где
;
;
.
,
Общий коэффициент запаса прочности:
(допустимо)
Тихоходный вал
Материал вала сталь 40ХН, термообработка-улучшение.
Среднее значение:
Предел выносливости при симметричном цикле изгиба:
Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений:
Сечение А-А (шпоночная канавка под колесом).
;
;
Суммарный изгибающий момент А-А:
;
Момент сопротивления кручению:
При
,
,
(по табл. 8.9 [1]):
;
Момент сопротивления изгибу:
;
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательного напряжения:
;
Амплитуда нормального напряжения изгиба:
;
;
Коэффициент запаса прочности по нормальному напряжению:
,
где
Коэффициент запаса прочности по касательному напряжению:
,
где
;
;
Общий коэффициент запаса прочности по касательному напряжению:
;
=2,5 - прочность соблюдена
Вывод: уточненный расчет валов показал что коэффициенты запаса прочности для опасных сечений на всех валах больше по сравнению с допускаемыми значениями . Иными словами прочность соблюдена.