Следовательно, вал спроектирован правильно.
5.2.5. Определяем запас по статической прочности.
Таким образом, статическая прочность вала обеспечена.
5.3. Тихоходный вал.
5.3.1.Нагрузки, действующие на вал.
Реакции
опор:
5.3.2. Определяем реакции опор.
1). Определяем реакции опор в вертикальной плоскости:
На участке от А до Ft4:
при
при
На участке от Ft2 до B:
при
На участке от Ft2 до FM
при
2). Определяем реакции опор в горизонтальной плоскости:
На участке от А до Ft4:
3). Результирующий момент
Определение результирующего изгибающего момента
Строим эпюры перерезывающих сил и изгибающих моментов, а также эпюру крутящего момента Мк=763.418 Н·м
Рис.6. Эпюры крутящих и изгибающих моментов.
5.2.3. Материал вала.
Назначаем сталь марки 45.
σ В=560Па, σ -1=250Па,τ-1=150Па, =0.
5.2.4. Определяем запас прочности в опасном сечении вала.
Работоспособность вала из условия усталостной прочности будет обеспечена, если
где S-фактический (расчетный) коэффициент запаса прочности.
- допускаемый коэффициент запаса прочности, обычно принимаемый для валов редуктора в пределах 1,5……5.
Сечение A.
В этом сечении вала с диаметром d4 = 62 шпоночный паз имеет размеры
b = 18, t1 = 7, тогда моменты сопротивления сечения
мм3;
мм3.
Амплитуда и средние нормальные напряжения цикла
Мпа,
.
Амплитуда и средние касательные напряжения цикла
Мпа.
Коэффициенты концентрации и масштабные факторы для шпоночного паза
Kσ = 1,9; εσ = 0,77; Kσ/εσ = 1,9/0,77 = 2,5;
Kτ = 1,7; ετ = 0,85εσ = 0,85·0,77 = 0,65; Kτ/ετ = 1,7/0,65 = 2,6.
Коэффициенты концентрации и масштабные факторы для посадки с натягом
Kσ/εσ = 3,65; Kτ/ετ = 2,6.
Поскольку отношение коэффициентов концентрации для посадки с натягом выше, принимаем к расчету эти значения.
Коэффициент шероховатости для шлифованной поверхности βП = 1 при отсутствии упрочнения.
Коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений для среднеуглеродистой стали Ψσ = 0,1; Ψτ = 0.
Тогда запас прочности по нормальным напряжениям
.
Запас прочности по касательным напряжениям
.
Суммарный запас усталостной прочности в сечении A
Следовательно, вал спроектирован правильно.
5.2.5. Определяем запас по статической прочности.
Таким образом, статическая прочность вала обеспечена.
6. Расчет комбинированной упруго-предохранительной муфты.
Исходные данные: вращающий момент Т=763.418 частота вращения n=52 об/мин; диаметр вала d=50 мм.
6.1.Упругая комбинированная предохранительная муфта.
После подбора [3, стр. 462-463, т. 15.5.]и конструирования муфты проведем расчет ее работоспособности и подбор диаметра срезного штифта.
6.1.2. Проверочный расчет упругого элемента на смятие
Упругие элементы муфты проверяем в условиях предположительного равномерного распределения нагрузки между пальцами (здесь и далее[2, стр289-290])
где ТК - вращающий момент, Н·м; dП – диаметр пальца, м; lВТ – длина упругого элемента, м; D0 – диаметр расположения пальцев, м; [σ]CM – допускаемое напряжение смятия, Па.
Расчет по напряжениям смятия условный, так как не учитывает истинный характер распределения напряжений. В этом случае допускаемые напряжения [σ]CM = 2МПа.
6.2. Расчет пальцев на изгиб
Пальцы муфты, изготовленные из стали 45, рассчитаем на изгиб (здесь и далее [2, стр.290]):
где С-зазор между полумуфтами.
Допускаемое напряжение изгиба принимаем [σ]И=(0,4…0,5)·σТ=216МПа.
9.3. Расчет штифта на срез
9.3.1. Определим Tпред, для дальнейшего подбора муфты (здесь и далее [3, стр. 474 - 476]):
где β – коэффициент запаса, вводимый для того чтобы муфта не срабатывала при пусковых нагрузках; его принимают в зависимости от пускового момента двигателя Тпуск, принимаем β=1,3.
9.3.2. Определим диаметр штифта
Чтобы штифт обеспечивал быструю срабатываемость, его изготовляют из сталей марки 45 с закалкой, примем сталь45. Втулка из стали 40Х, закаленной до HRC 38-50 (не ниже). Штифт должен срезаться под действием предельного момента:
где d - диаметр штифта; R - радиус окружности. На которой расположены оси штифтов; z -число штифтов; τВ -предел прочности на срез; τср =420 МПа.
Радиус окружности принимаем 60 мм.