4. 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:

;

Проверка прочности шпонки на ведущем валу:

проверяем шпонку под ременной передачей:

,

,

где ; ; ; - длина шпонки; - момент на валу

;

;

На промежуточном валу шпонка под колесом:

,

,

где ; ; ; - длина шпонки; - момент на валу

;

;

Условие и выполнено для всех шпонок.

На тихоходном валу шпонка под колесом:

,

,

где ; ; ; - длина шпонки; - момент на валу

;

;

Условие и выполнено для всех шпонок.

На тихоходном валу шпонка на выходном конце вала:

,

,

где ; ; ; - длина шпонки; - момент на валу

;

;

Условие и выполнено для всех шпонок.

5. Уточненный расчет валов

Примем, что нормальные напряжения от изгиба изменяются по симметричному циклу, а касательные от кручения – по нулевому (пульсирующему).

Уточненный расчет состоит в определении коэффициентов запаса прочности n опасных сечений и сравнении их с требуемым (допускаемым) значением [n]. Прочность соблюдена при .

Будем производить расчет для предположительно опасных сечений каждого из валов.

Ведущий вал.

Материал вала тот же что и для шестерни (шестерня выполнена заодно с валом), т.е. сталь 45, термообработка-улучшение.

Среднее значение:

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба:

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений:

Достаточно выбрать одно сечение с наименьшим коэффициентом запаса прочности, а именно сечение в месте посадки подшипника, ближайшего к шестерни.

В этом сечении действует максимальные изгибающие моменты М_У, М_Х и крутящий момент Т_Z = T_Б.

Сечение А – А.

Изгибающие моменты в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

относительно оси y:

;

относительно оси x:

;

Суммарный изгибающий момент:

Момент сопротивления сечения:

Амплитуда нормальных напряжений:

Коэффициент запаса прочности:

,

где , , ,

;

Полярный момент сопротивления:

;

Амплитуда и средние напряжение цикла касательных напряжений:

;

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

,

где , , ;

;

Коэффициент запаса прочности:

;

Для обеспечения прочности, коэффициент запаса прочности должен быть не менее :

(достаточно)

Промежуточный вал

Материал вала тот же что и для шестерни, т.е. сталь 45, термообработка-улучшение.

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.

Изгибающий момент:

Результирующий изгибающий момент:

Момент сопротивления сечения нетто:

Амплитуда нормальных напряжений изгиба:

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

,

где , .

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

,

где , , .

;

Общий коэффициент запаса прочности:

(допустимо)

Ведомый вал

Материал вала тот же что и для шестерни, т.е. сталь 45, термообработка-улучшение.

Среднее значение:

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба:

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений:

Сечение А-А (шпоночная канавка).

;

;

Суммарный изгибающий момент А-А:

;

Момент сопротивления кручению:

;

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:

;