6. Шпонкові з'єднання.
З'єднання виконуються на шпонках призматичних (табл.20), ДЕРЖСТАНДАРТ 23360-78 і шпонках призматичних високих (табл.21), ДЕРЖСТАНДАРТ 10748-79 із плоскими торцями. Перевірка виконується по наступних формулах.
Зусилля, що діє на шпонку (рис.8)
Рис.8. До розрахунку шпонок.
висота поверхні зминання в маточині
напруга зминання
.
Розрахункова довжина lp шпонки із плоскими торцями дорівнює довжині шпонки.
Для навантаження з помірними поштовхами можна приймати
МПа:
Результати перевірочних розрахунків представлені в таблиці.
Шпонкові з'єднання
Місце |
Хвостовик швидкохідного валу |
Посадкове місце колеса 2 |
Посадкове місце колеса 3 |
Хвостовик тихохідного валу |
d, мм T, Н·мм F, H Тип шпонки b×h×l t1, мм S, мм K, мм σсм, МПа |
45 46400 20620 ДЕРЖСТАНДАРТ23360-78 14×9×80 5,5 0,4 3,8 67,83 |
100 237000 47400 ДЕРЖСТАНДАРТ10748-79 28×25×70 15 0,6 9,6 70,5 |
145 1000000 137900 ДЕРЖСТАНДАРТ10748-79 36×32×120 20 1,0 12,4 92,7 |
125 1000000 160000 ДЕРЖСТАНДАРТ10748-79 32×28×160 17 0,6 10,72 93,458 |
17. Перевірка запасів витривалості валів.
17.1. Розрахункові наведені напруги (п. п. 12.5, 13.4,14.5) близькі до допускають у перетинах Х и В тихохідного вала, для яких і зробимо перевірку.
17.2.Перетин Х має з урахуванням шпонкового паза, моменти опору вигину й крутінню:
мм3,
мм3.
Номінальні напруги Н·мм,
МПа,
МПа.
Вигин відбувається по симетричному, а крутіння - по отнулевому циклі.
Тому амплітудні напруги
σа=σі=12,77
МПа, 
МПа
і середні напруги
σт=0, 
МПа.
17.3. Перетин У має моменти опору вигину й крутінню:
мм3. 
мм3.
Номінальні напруги: Н·мм,
МПа, 
МПа,
Амплітудні напруги
σа
= σі=19,2
МПа, 
МПа.
17.4. З порівняння напруг, підрахованих у п.п. 17.2, 17.3 видно, що перетин У навантажене сильніше, ніж Х. Тому розглянемо докладно перевірку перетину В.
Призначаємо матеріал вала - сталь 40Х, з поліпшенням до НВ 240...270 (табл.18).
Приймаємо границі витривалості при вигині й при крутінні:
σ-1і =360МПа, τ-1к=0,55·σ-1и =0,55·360=198МПа.
Коефіцієнт запасу витривалості при симетричному вигині й отнулевому крутінні:
де Кσ, Кτ - коефіцієнти концентрації, КМ - масштабний фактор.
З наявних концентраторів напруги: галтельному переходу й натягу від посадки – найбільшу концентрацію напруги дає останній. По табл. 22 при межі міцності 800МПа, діаметрі більше 100мм і наявності напресованої деталі приймаємо
Приймаємо для коефіцієнта ψτ значення 0,05, звичайно для середнє твердої стали, і визначаємо коефіцієнти запасу по вигині й крутінню:
, 
Потім знаходимо результуючий коефіцієнт запасу
Що більше чим 1,75, що допускає для зубів коліс, виготовлених з кування (табл.10, примітка 2).
17.5. Аналогічний перевірочний розрахунок перетину Х показує, що для нього коефіцієнт запасу витривалості S=2,81.