6. Расчет валов

Проведем проверку вала червячного колеса, имеющего шпоночный паз в месте посадки колеса.

6.1. Проверка прочности шпоночного соединения

Для соединения вала и колеса применяем шпонку призматическую со скругленными торцами. Размеры сечения шпонки и паза и длина шпонки – по ГОСТ 23360-78: bхh = 18х11 мм, t₁ = 7,0 мм, t₂=4,4 мм, l=70 мм.

Рис.3

Материал шпонки – сталь 45 нормализованная.

Напряжение смятия и условие прочности определяется по формуле:

Допускаемое напряжение смятия при стальной ступице колеса [σ_см]=100-120МПа.

Условие прочности выполняется.

6.2. Уточненный расчет вала

Уточненный расчет состоит в определении коэффициентов запаса прочности для опасных сечений и сравнении их с допускаемыми значениями.

Материал вала - сталь 45 ГОСТ1050-88. Предел прочности σ_Н=600-750МПа, предел текучести σ_Т=340МПа, предел выносливости при симметричном цикле изгиба σ_-1=250-340МПа, предел выносливости при кручении τ_-1=150-200 МПа.

Опасное сечение вала червячного колеса обусловлено наличием шпоночной канавки.

Крутящий момент Т₂=491,9·10³ Н·мм.

Рис.4. Расчетная схема вала

При совместном действии напряжений кручения и изгиба запас сопротивления усталости определяется по формуле:

где S_σ – запас сопротивления усталости только по изгибу;

S_τ – запас сопротивления усталости только по кручению.

В этих формулах σ_а и τ_а - амплитуды переменных составляющих циклов напряжений; σ_m и τ_m – постоянные составляющие.

При расчете валов σ_m = 0; σ_а = М/0,1·d³; τ_m = τ_а=0,5τ=0,5Т/0,2·d³

ψ_σ и ψ_τ – коэффициенты, корректирующие влияние постоянной составляющей цикла напряжений на сопротивление усталости, ψ_σ =0,1; ψ_τ = 0,05.

К_d и К_F – масштабный фактор и фактор шероховатости поверхности, К_d = 0,785 при изгибе и К_d =0,685 при кручении; К_F=110.

К_σ и К_τ – эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении, К_σ=175 и К_τ=160.

Условие прочности выполняется, следовательно, параметры вала подобраны верно.

Список литературы.

1. Буланже А.В., Палочкина Н.В., Часовников Л.Д. Методические указания по расчету зубчатых передач и коробок скоростей по курсу «Детали машин». – М.: МГТУ, 2005.

2. Часовников Л.Д. Методические указания по расчету червячной передачи. – М.: МГТУ, 1979.

3. Суворов Н.И. Методические рекомендации по составлению расчетно-пояснительной записки к курсовому проекту по «Деталям машин». – Калуга, МГТУ, 1988.

4. Иванов В.Н., Баринова В.С. Выбор и расчеты подшипников качения. – М.: МГТУ, 1981.

5. Витушкина Е,А., Стрелов В.И. Расчет валов редукторов. – М.:МГТУ, 2005.

6. Чернилевский В.Г. Детали машин и механизмов. Курсовое проектирование: Учеб. пособие. – К.: Выща шк. Головное изд-во, 1987.- 328 с.

7. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие/ С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин и др. – М.: Машиностроение, 1988 – 416 с., ил.

8. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин. – М.: Высш. шк., 1991. – 432 с., ил.

27