13 Расчет шпоночных соединений

В соответствии с заданием на курсовой проект конструкции редуктора применено три шпоночных соединения: зубчатое колесо - вал и выходные участки быстроходного и тихоходного валов для крепления элементов открытых передач и полумуфты.

Рисунок 12 – Шпоночное соединение

Выбор сечения шпонки осуществляется по диаметру вала d (таблица Б.12). Длина шпонки выбирается на 5...10 мм короче длины ступицы сопрягаемой с валом детали из стандартного ряда. Выбранная шпонка проверяется на смятие по условию прочности

, (13.1)

где - расчетное напряжение смятия, МПа, определяемое по формуле

(13.2)

где T_p - вращающий момент, Н·мм, передаваемый валом, определяется по формуле

T_p=T_i·К , (13.3)

где T_i – вращательный момент на соответствующем валу;

К_п – коэффициент пиковой нагрузки;

d, h, b, t₁ - размеры соединения, мм, [1.c.73,таблица Б.12];

1_р - расчетная длина шпонки, мм,

l_p=l-b; - исполнение1

l_p =l_шп – исполнение 2 (13.4)

l=l_шп=l_{уч.вала}-(5…10) (13.5)

-допускаемое напряжение смятия, которое для стальной ступицы равно 80 ... 120 МПа.

Расчет шпонки на выходном участке быстроходного вала.

Шпоночные соединения подбираются по диаметру вала, на котором они установлены. Размеры шпонки, установленной на быстроходном валу, определяются по диаметру выходного участка вала d_в2=26 мм.

Шпонка 8x7x32.

b=8 мм – ширина шпонки;

l_p=24 мм – расчетная длина шпонки;

l= 32 мм – длина шпонки;

t₁=4 мм – глубина паза вала;

h=7 мм – высота шпонки.

Проверочный расчет шпонки на смятие

= 2·33574,4·2,5/(26·(7-4)·24) =35,9 МПа.

35,9≤120 – условие выполняется; действительное напряжение смятия меньше допускаемого. Значит, выбранная шпонка работоспособна.

Расчет шпонки под ступицей зубчатого колеса

Для диаметра тихоходного вала под колесом d_к = 55 мм выбираем размер шпонки. Шпонка 16x10x70

Тогда по зависимости: l_p= 70-16 = 54 мм

b=16 мм - ширина шпонки;

l_p=54 мм – расчетная длина шпонки;

l= 70 мм - длина шпонки;

t₁=6 мм – глубина паза вала;

h=10 мм – высота шпонки.

= 2·203634,4·2,5/(55·(10-6)·54) =34,3 МПа.

, 34,3≤120 видим, что действительное напряжение смятия меньше допускаемого. Значит, выбранная шпонка работоспособна.

Расчет шпонки на выходном участке тихоходного вала.

Размеры шпонки, установленной на тихоходном валу, определяются по диаметру выходного участка вала d_в3=38 мм.

Примем значение длины шпонки равной l_шп=40 мм.

l_p=l_шп – b =40-10=30 мм;

Размеры шпонки 10x8x40.

l_шп=40 мм

l_p = 30 мм

b = 10 мм

h = 8 мм

t₁ = 5 мм.

Выполним проверочный расчет шпонки на смятие:

= 2·203634,4·2,5/(38·(8-5)·30) =119,1 МПа.

119,1≤120 видим, что действительное напряжение смятия меньше допускаемого. Значит, выбранная шпонка работоспособна.