3.3.3. Расчет ведомого вала на статическую прочность
Расчет на статическую прочность производят в целях предупреждения пластических деформаций и разрушений с учетом кратковременных перегрузок. Расчет ведется по наибольшей кратковременной нагрузке, соответствующей наиболее тяжелым условиям работы машины. Если график изменения нагрузки во времени не задан, то наибольшая кратковременная нагрузка определяется по пусковому моменту двигателя. В качестве опасного предельного напряжения выбирается предел текучести. Расчет производится по формуле
,
где [S] – допускаемый коэффициент запаса прочности, [S] = 1,2…1,8;
σэкв – эквивалентное расчетное напряжение.
.
3.3.4. Проверка прочности шпонок
Шпонка – деталь, устанавливаемая в пазах двух соприкасающихся деталей для передачи крутящего момента от вала к ступице зубчатых колес, шкивов и наоборот – от ступицы к валу (рис. 9).
Рис. 9
Наибольшее применение получили соединения призматическими шпонками с двумя скругленными концами.
Размеры
поперечных сечений призматических
шпонок b
х h
выбирают в зависимости от диаметра вала
(табл. 24). Длину шпонки
принимают на 5…10 мм меньше длины ступицы.
Рабочими гранями призматической шпонки являются боковые поверхности. С целью упрощения и облегчения сборки шпоночных соединений между шпонкой и ступицей предусматривается радиальный зазор по высоте шпонки.
Условие прочности призматической шпонки на смятие можно выразить формулой
,
где
σсм
– расчетное напряжение смятия; d
– диаметр вала; [σсм]
– допускаемое напряжение смятия; F–
окружное усилие на валу; T
– крутящий момент, передаваемый
соединением; t1
– глубина паза вала; lp
– рабочая длина шпонки,
Таблица 24
Размеры шпонок призматических и пазов на валах ГОСТ 23360-78
d вала, мм |
Сечение шпонки, мм |
t1, мм |
|
b |
h |
||
Св.12 до 17 Св.17 до 22 Св.22 до 30 Св.30 до 38 Св.38 до 44 Св.44 до 50 Св.50 до 58 Св.58 до 65 Св.65 до 75 Св.75 до 85 Св.85 до 95 Св.95 до 110 Св.110 до 130 Св.130 до 150 Св.150 до 170 |
5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 |
5 6 7 8 8 9 10 11 12 14 14 16 18 20 22 |
3 3,5 4 5 5 5,5 6 7 7,5 9 9 10 11 12 13 |
Допускаемые
напряжения смятия в шпоночных соединениях
при спокойной нагрузке рекомендуется
принимать: при стальной ступице
МПа;
при работе со слабыми толчками
МПа;
при ударной нагрузке
МПа.
При частном реверсировании допускаемые
напряжения уменьшают в два раза.
3.4. Второй этап компоновки
Второй этап компоновки имеет целью конструктивно оформить двигатель, муфты, редуктор, ременную или цепную передачи, ведущий вал приводного механизма и его подшипниковые опоры, а также раму привода.
Примерный порядок выполнения второго этапа компоновки:
1. Конструктивно оформляют корпуса двигателя и редуктора и их выходных валов. Вычерчивают контуры лап двигателя и редуктора.
2. Вычерчивают муфты, шкивы ременной передачи, звездочки цепной передачи с местными разрезами для простановки размеров и посадок на валах.
3. В соответствии с наружным диаметром подшипника качения выбирают конструктивное исполнение корпуса подшипника (табл. П. 18, П. 19). Вычерчивают оба корпуса подшипников и уточняют расстояние между опорами, при необходимости вносят изменения в предыдущие расчеты.