2.9 Расчет шпоночных соединений

Принимаем шпонки призматические по ГОСТ 23360–78 [7, c.432].

Рисунок 2.6 – Размеры шпонок

Напряжения смятия [8, c.128]: см = 2000 Т / dklр  [см], где lр = l – b – расчетная длина шпонки; lст – длина ступицы насаживаемой детали; k = h – t1– расчетная высота шпонки [см] = Т / [S] – допускаемое напря жение смятия: для шпонок из стали 45 Т = 650 МПа, [S] = 2 – коэффициент запаса прочности [8, c.131]; [см] = 325МПа.

Размеры шпонок и расчет _см даны в таблице 2.9.

Таблица 2.9 – Расчет шпонок

Параметр
наименование	обозн	колесо z2Б		колесо z2Т
1 Диаметр вала, мм	d	28		48
2 Момент, Нм	Т	52,089		222,47
3 Длина ступицы, мм	lст	20		36
4 Шпонка ГОСТ23360 – размеры, мм	t1 k lР	8  7  20 4,0 2,8 12		10  836 5,0 3,2 26	[7, c.433]
5 Напряжения, МПа	см	62		110,4

3 ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОЕКТ

3.1 Проверка опасного сечения быстроходного вала на долговечность

Оценку сопротивления усталости вала выполняют по величине общего коэффициента запаса прочности S [7, c.169], [8, c.325]:

S = S_S_ / (S_² + S_² )^1/2  [S ] = 1,5...2,5, (3.1)

где S_ = _–1 / (K_D _И) – коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям изгиба при симметричном цикле (R = –1, _m = 0, _a = _max = _и; _и = 10³M / W);

S_ = 2_–1/ (K_D +_)_K – коэффициент запаса прочности по касательтным напряжениям кручения при отнулевом цикле (R = 0, _m = _a = _max / 2 = _K / 2; _K = 10³T / W_P );

K_D = (K_ / K_d +1/K_F – 1) /K_V и K_D = (K_ / K_d + 1/K_F – 1) / K_{V --} коэффициенты снижения пределов выносливости реальной детали по сравнению с пределами (_–1, _–1) образцов;

_–коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла.

В соответствии с рисунком 2.3 и таблицей 2.6 на валу два опасных сечения

Концентраторы напряжений:

сечение 1,2 – резьба (нарезанные зубья шестерни)

Влияние на усталость посадки с натягом подшипника (при том же d) на

10% ниже [7, c.171], чем резьба, поэтому в дальнейшем сечение 1 не рассматриваем.

П а р а м е т р [7, c.170, 171]		Концентратор в сечении	Примечание
		резьба
1Эффективный коэффициент концентрации напряжений	K = 1,7 K = 2,65 Kd = 0,88 Kd = 0,77		В= 900 МПа d = 28 мм
2 Коэффициент влияния абсолютных размеров сечения
3 Отношение	K / Kd= 2 K / Kd= 3,4

Коэффициенты влияния качества поверхности [7, c.170] при чистовом обтачивании (R_а = 1,6...3,2) K_F = 1; K_F = 1.

Коэффициент влияния поверхностного упрочнения [7, c.170]:

К_V =1,6– закалка ТВЧ.

Тогда

K_D = (2 + 1 / 1 – 1) / 2,6 = 1,2; K_D = (2,4 + 1 /1– 1) / 2,6 = 2,2.

Пределы выносливости образцов материала: сталь 40Х [7, c.165] при

D  120 мм и Н  270 НВ _–1 = 410 МПа, _–1 = 240 МПа; коэффициент _ = 0,1.

Момент сопротивления поперечного сечения [7, c.166]:

а) на изгиб

W = d³ / 32 = 28³/ 32 = 0,1210⁴мм³

б) на кручение

W_Р = 2W = 0,2510⁴ мм³.

Напряжения:

а) изгиба _И = 10³М / W = 10³23 / (0,1210⁴) = 19,2МПа;

б) кручения _К = 10³Т / W_Р = 10³ 9,59 / (0,2510⁴) = 3,8 МПа.

Коэффициенты: S_ = 341,7/ 19,2= 17,8;

S_ = 22109,1 / [(0,05 +1)∙3,8] = 54,7;

S = 17,854,7/ (17,8² + 54,7²)^1/2 = 16,5 > [S ] = 1,5...2,5 [7, c.169].

Сопротивление усталости в течение заданного срока службы в опасном сечении быстроходного вала обеспечивается