7 Расчет соединений
7.1 Шпоночные соединения
Шпоночные соединения применяются для передачи вращательного момента с колеса на вал. Чаще всего применяются призматические и сегментные шпонки. Во всех шпоночных соединениях при проектировании в данном случае использовались призматические шпонки, т.к. диаметры валов малы, и использование сегментных шпонок недопустимо из-за глубоких пазов для них. Рассчитываются шпоночные соединения из условия прочности шпонки на смятие.
Шпонка на быстроходном валу
Для : b=5 мм, h=5 мм, t1=3 мм.
Для
стальной неподвижной шпонки принимается:
Округляем по ряду длин призматических шпонок l=16 мм.
Шпонка на тихоходном валу
Для : b=18 мм, h=11 мм, t1=7 мм.
Для стальной неподвижной шпонки принимается:
Округляем по ряду длин призматических шпонок l=56 мм.
7.2 Шлицевое соединение
Применяем соединение прямобочными шлицами по ГОСТ 1139-80. Для обеспечения необходимой работоспособности выполняют проверочный расчет по критерию смятия:
,
где
T – вращающий момент, kрн – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между парами зубьев, принимаем kрн = 1.4, dср – средний диаметр соединения, h – рабочая высота зубьев, l – длина соединения.
;
,
где
kз – коэффициент неравномерности распределения нагрузки между зубьями, kпр – коэффициент продольной концентрации нагрузки, kп – коэффициент, учитывающий концентрацию нагрузки из-за погрешностей, s – коэффициент запаса прочности.
,
следовательно, выбранный шлиц подходит.
7.3 Соединение с натягом
Исходные
данные: вращающий момент
,
диаметр соединения
,
диаметр отверстия пустотелого вала
,
условный наружный диаметр втулки
,
длина соединения
.
Среднее
контактное давление
,
где
s – коэффициент запаса сцепления, принимаем s = 2.5; f – коэффициент трения, при сборке запрессовкой для пары Бронза – Сталь примем f = 0.05.
.
Деформация
деталей
,
где
С1 и С2 – коэффициенты жесткости:
-
коэффициент Пуассона;
Поправка на обмятие микронеровностей:
.
Минимальный
натяг
Максимальный
натяг
,
где
-
максимальная деформация,
;
тогда
,
Выбираем
посадку H7/r6,
которая удовлетворяет условиям
и
.
8 Расчет и конструирование муфт
Подбор упругой муфты на быстроходный вал
Принимается упругая муфта с резиновой звездочкой по ГОСТ 14084-76.
Расчет и конструирование упруго-предохранительной муфты
Упругая часть : муфта упругая втулочно-пальцевая.
Момент срабатывания муфты:
Исходя из рабочего момента принимаются основные размеры муфты:
Диаметр муфты: D = 250 мм
Диаметр расположения пальцев: D0 = 190 мм
Диаметр пальцев: d = 30 мм
Длина упругого элемента: l = 56 мм
Количество пальцев: z = 8
Упругие элементы проверяются на смятие в предположении равномерного распределения нагрузки между пальцами :
.
Пальцы изготавливаются из стали 45 и рассчитываются на изгиб:
;
,
где зазор между полумуфтами с = 5 мм.
Прочность упругой части обеспечена.
Предохранительная часть: муфта с разрушающимся элементом.
Момент срабатывания муфты:
Исходя из размеров упругой части, принимаем:
Диаметр расположения штифтов: D = 280 мм
Количество штифтов: z = 2
Выбираем диаметр штифта из стали 45 из расчета на срез:
,
где k=1.25-коэффициент распределения неравномерности нагрузки по штифтам.
Вспомагательные размеры комбинированной муфты выбираются конструктивно, исходя из основных размеров муфты.
Смазка – Литол-24 по ГОСТ 21150-87.