6. Подбор и проверка шпоночных соединений

Расчет ведущего вала.

С помощью шпонки призматической со скругленными торцами по ГОСТ 23360-78 10х8х соединяем с валом редуктора шкив. Геометрические размеры

шпонки, паза и вала:

b 10.0 мм

h 8.0 мм

l 40.0 мм

t₁



5.0 мм

d' 

32.0 мм

Условие прочности на смятие:

2 T₂ 1000

2 212.546 1000





192.203 МПа

^σсм

^σсм

d' _h t_1(l b) 32.0 (8.0 5.0) (40.0 10.0)

Расчет ведомого вала.

С помощью шпонки призматической со скругленными

торцами по ГОСТ

23360-78 16х10х60 соединяем с валом колесо зубчатой передачи.

b 16.0 мм

h 10.0 мм

l 60.0 мм

t₁ 

6.0 мм

d' 

56.0 мм

Условие прочности на смятие:

2 T₃ 1000

2 800.000 1000





162.338 МПа

^σсм

^σсм

d' _h t_1(l b) 56.0 (10.0 6.0) (60.0 16.0)

С помощью шпонки призматической со скругленными торцами по ГОСТ

23360-78 12х8х50 соединяем с валом муфту.

b 12.0 мм

h 

8.0 мм

l 90.0 мм

t₁ 

5.0 мм

d' 

40.0 мм

2 T₃ 1000

2 800.000 1000





170.940 МПа

^σсм

^σсм

d' _h t_1(l b) 40.0 (8.0 5.0) (90.0 12.0)

Так как полученные значения напряжений смятия меньше 180...190 МПа, то

выбранные шпонки удовлетворяют требованиям смятия.

7. Выбор и расчет муфт

Основные функции муфт соединение валов и передача вращающего момен- та. Соединяя валы машин, муфты выполняют и ряд дополнительных функциий: компенсируют перекосы и смещения валов, смягчают колебания и динамичес- кие нагрузки, обеспечивают при необходимости плавные пуски и остановки,

предохраняют детали машин от перегрузок и изменения направления вращения^.

Упругие компенсирующие муфты смягчают толчки и удары, передаваемые че- рез соединяемые валы, предохраняют от колебаний и компенсируют все виды перекосов валов. Муфты содержат неметаллические упругие элементы (из рези-

ны) или металлические пружины, пакеты пластин.

Коэффициент режима работы:

^kрр

1.100

Для соединения вала привода с ведомым валом редуктора применяем муфту

упругую с торообразной оболочкой 1000-40.4-60.4 ГОСТ 20884-82.

Расчетный момент муфты:

^Tрм

k_рр T₃ 1.300 800.000

^Tрм

880.000 Нм

Так как расчетный момент меньше номинального момента передаваемого муф

той то она подходит для работы в приводе

8. Проверочный расчет валов

Расчет ведущего вала.

Примем, что нормальные напряжения от изгиба изменяются по симметрич- ному циклу, а касательные от кручения - по отнулевому. Материал вала сталь 45 с термической обработкой. По табл. 3.3 [9] при диаметре заготовки до 90 мм

среднее значение предела прочности:

σ_в 780.0 МПа

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба:

σ 0.43 σ_в 0.43 780.0

σ 335.400

МПа

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений:

τ 0.58 σ 0.58 335.400 τ 194.532 МПа

Концентратор напряжения посадка подшипника с гарантированным натягом.

Изгибающий момент действующий, действующий в сечении вала:

M'_x F_t3 l₃

M'_x 310849.018 Нмм M'_y F_r3 l₃

M'_y 107836.279

Нмм

2

2

M' 

M'_x M'_y

M' 329022.454

Нмм

Осевой момент сопротвления при диаметре вала:

3

^dв1



мм

40.0

40.0³

^dв1

3

W π 

π 

W 6283.185

мм

32

32

Полярный момент сопротвления:

мм³

W_p 2 W 2 2650.719

W_p 12566.371

Амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

T₂ 10³

212.546 10³

τ_υ τ_m 



τ_υ 11.012 МПа

2 12566.371

2 W

p

Амплитуда нормальных напряжений изгиба:

M' 322450.760

σ_υ 



σ_υ 52.366 МПа

W

6283.185

Эффективный коэффициент концентрации напряжений по табл. 8.7 [19]:

k_σ

ε_σ

k_τ

ε_τ

k_σ

3.5

0.6  0.4 0.6 3.5 0.4 2.500

ε_σ

Коэффициенты, зависящие от материала вала:

ψ_σ 0.200

ψ_τ 

0.100

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

σ 335.400

s_σ 



s_σ 1.830

3.5 51.320

k

σ

σ_υ

ε_σ

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

τ 194.532

s_τ 



s_τ 6.794

2.500 8.457 0.100 8.457

k

τ

τ_υ ψ_τ τ_υ

ε_τ

Результирующий коэффициент запаса прочности:

s_σ s_τ

1.867 8.847

1.867 8.847

s 



s 1.767

2

2

2

2

s_σ s_τ

Расчет ведомого вала.

Концентратор напряжения - шпоночная канавка под колесом.

Момент сопротвления кручению:

b t₁ _d' t_1²

π d'³

π 56.0³ 16.0 6.0 (56.0 6.0)²

^Wкнетто









2 d'

^Wкнетто

2 56.0

16

16

32339.264 мм³

Момент сопротвления изгибу:

b t₁ _d' t_1²

π d'³

π 56.0³ 16.0 6.0 (56.0 6.0)²

^Wнетто









2 d'

^Wнетто

2 56.0

32

32

15098.203 мм³

Амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

T₃ 10³

800.000 10³

τ_υ τ_m 



τ_υ 12.369 МПа

2 W

2 32339.264

кнетто

Изгибающий момент действующий, действующий в сечении вала:

M'_x R_x4 l₆

M'_x 309263.054

Нмм M'_y R_y4 l₆

M'_y 188146.958

Нмм

2

2

M' 

M'_x M'_y

M' 361998.500

Нмм

Амплитуда нормальных напряжений изгиба:

M'

359285.756

σ_υ 



σ_υ 23.976 МПа

^Wнетто

15098.203

Эффективный коэффициент концентрации напряжений по табл. 8.5 [9]:

k_σ 1.790 k_τ 1.680

Коэффициенты, зависящие от материала вала:

ψ_σ 0.200

ψ_τ 0.100

Масштабные факторы:

ε_σ 0.790

ε_τ 0.675

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

335.400

σ

k

s_σ 



s_σ 6.174

1.790

σ

23.797

σ_υ

0.790

ε_σ

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

τ 194.532

s_τ 



s_τ 6.075

k

1.680

τ

12.369 0.100 12.369

τ_υ ψ_τ τ_υ

0.675

ε_τ

Результирующий коэффициент запаса прочности:

s_σ s_τ

6.220 6.075

6.220 6.075

s 



s 4.330

2

2

2

2

s_σ s_τ

Так как результирующий коэффициент запаса прочности больше 1,2...1,7 рас-

чет и выбор материалов был правильным.