3.4. Расчет карданного шарнира неравных угловых скоростей

Определяем нагрузки в крестовине шарнира. Шипы крестовины испытывают напряжения изгиба и смяти я.

Исходные данные:

D – диаметр вала, D = 76 мм;

d – диаметр шипа крестовины, d = 18 мм;

h – высота шипа крестовины, h = 16 мм;

r – радиус от центра крестовины до центра шипа крестовины, r = 30 мм.

Напряжение изгиба шипа крестовины:

,

где М_{к max} – максимальный крутящий момент, М_{к max} = 700 Н·м;

а – расстояние от центра шипа крестовины до основания шипа крестовины, м;

[σ_и] – допускаемое напряжение изгиба шипа крестовины, [σ_и] = 300 МПа, [27].

.

.

, условие выполняется.

Напряжение среза шипа крестовины:

,

где [τ] – допускаемое напряжение изгиба шипа крестовины, [τ] = 60…80 МПа, [27].

.

, условие выполняется.

3.5. Расчет шпоночного соединения

Напряжение смятия узких граней шпонки не должно превышать допускаемого, т.е. должно удовлетворяться условие [37]:

,

где F – сила, действующая на шпонку, Н;

А_см – площадь смятия, м²;

[σ]_см – допускаемое напряжение смятия при стальной ступице и спокойной нагрузке, МПа. [σ]_см ≤ 100 МПа. [37].

,

где Т – передаваемый крутящий момент, Н·м;

d – диаметр вала в месте установки шпонки, м.

,

где h – высота сечения шпонки, м;

t₁ – глубина паза вала, м;

l_р – рабочая длина шпонки, м. Для шпонки с плоскими торцами l_р=l. [37];

Диаметр вала равен 40 мм. Выбираем шпонку призматическую 12х8х40 ГОСТ 23360-78. [37].

Таким образом, напряжение смятия узких граней шпонки равно:

.

Условие выполняется.