11 Проверочные расчеты

11.1 Проверочный расчет шпонок

Призматические шпонки, применяемые в проектируемых редукторах, проверяют на смятие [2, с. 170].

Условие прочности на смятие

,

где Т – передаваемый вращающий момент, Н мм;

d – диаметр вала в месте установки шпонки, мм;

l_p – рабочая длина шпонки, для шпонки со скругленными торцами,

l_p = l – b, мм;

l – полная длина шпонки, мм;

b – ширина шпонки, мм;

h – высота шпонки, мм;

t₁ – глубина шпоночного паза на валу, мм;

[σ]_см – допускаемое напряжение на смятие, принимаем [σ]_см = 190 МПа [1, с. 266].

Проверке подлежат две шпонки тихоходного вала – под колесом и элементом открытой передачи и одна шпонка на быстроходном валу – под полумуфтой.

1) Проверяем шпонку быстроходного вала под полумуфтой.

Условие прочности на смятие

(МПа), (11.1)

где Т – передаваемый вращающий момент, Т =Т₁ = 32040 Н·мм;

d – диаметр вала в месте установки шпонки, d = 35 мм;

l_p – рабочая длина шпонки, для шпонки со скругленными торцами,

l_p = l – b=20 – 8 = 12 (мм),

l – полная длина шпонки, определенная при выборе параметров шпоночного соединения на этапе конструирования валов, l = 20 мм;

b – ширина шпонки, b = 8 мм;

h – высота шпонки, h = 7 мм;

t₁ – глубина шпоночного паза на валу, t_{1 =4} мм;

Условие , выполняется, так как =68,46 МПа < = = 190 МПа.

2) Проверяем шпонку тихоходного вала под элементом открытой передачи.

Рассчитываем напряжения смятия

(МПа),

где Т – передаваемый вращающий момент, Т = Т₂ = 121800 Н· мм;

d – диаметр вала в месте установки шпонки, d = 32 мм;

l_p – рабочая длина шпонки, для шпонки со скругленными торцами,

l_p = l – b = 32 – 10 = 22 (мм),

l – полная длина шпонки, определенная при выборе параметров шпоночного соединения на этапе конструирования валов, l = 32 мм;

b – ширина шпонки, b = 10 мм;

h – высота шпонки, h =8 мм;

t₁ – глубина шпоночного паза на валу, t_{1 = 5} мм;

Условие , выполняется, так как = 115,34 МПа < = = 190 МПа.

3) Проверяем шпонку тихоходного вала под зубчатое колесо.

Рассчитываем напряжения смятия

(МПа),

где Т – передаваемый вращающий момент, Т = Т₂ = 121800 Н·мм;

d – диаметр вала в месте установки шпонки, d = 42 мм;

l_р – рабочая длина шпонки, для шпонки со скругленными торцами,

l_p = l – b = 40 – 12 = 28 (мм),

l – полная длина шпонки, определенная при выборе параметров шпоночного соединения на этапе конструирования валов, l=40 мм;

b – ширина шпонки, b = 12 мм;

h – высота шпонки, h =8 мм;

t₁ – глубина шпоночного паза на валу, t_{1 = 5} мм;

Условие , выполняется, так как = 69,05 МПа < =190 МПа.

11.2 Проверочный расчет валов

11.2.1 Проверочный расчет на прочность

Проверочный расчет состоит в определении коэффициентов запаса прочности для опасных сечений и сравнении их с требуемыми (допускаемыми) значениями [2, с. 162-167].

Условие прочности имеет вид

s ≥ [s],

где s – коэффициент запаса прочности для опасного сечения;

[s] – допускаемое значение коэффициент запаса прочности, принимаем [s] = 2,5 [2, с. 162].

Расчет производится для предположительно опасных сечений каждого из валов. Опасное сечение вала определяется наличием источника концентрации напряжений при суммарном изгибающем моменте М.

Общий коэффициент запаса прочности s в опасных сечениях [2, с. 162]

,

где и - коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям [2, с. 162]

,

где - предел выносливости материала вала при симметричном цикле изгиба, = 335,4 МПа;

– эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений;

– масштабный фактор для нормальных напряжений;

– коэффициент, учитывающий влияние шероховатости поверхности, принимаем = 0,97 [2, с. 162];

– амплитуда циклов нормальных напряжений, равная наибольшему напряжению изгиба в рассматриваемом сечении;

– среднее напряжение цикла нормальных напряжений;

– коэффициент; для легированных сталей =0,25…0,3 [2, с. 162], принимаем =0,25.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям [2, с. 164]

,

где τ_-1 – предел выносливости материала вала при симметричном цикле кручения [2, с. 164],

(МПа); (11.6)

– эффективный коэффициент концентрации касательных напряжений;

– масштабный фактор для касательных напряжений;

– коэффициент, учитывающий влияние шероховатости поверхности, принимаем = 0,97 [2, с. 162];

– амплитуда циклов касательных напряжений;

– среднее напряжение цикла касательных напряжений;

– коэффициент, для легированных сталей = 0,1 [2, с. 166].

Принимаем, что нормальные напряжения от изгиба изменяются по симметричному циклу, а касательные от кручения – по отнулевому (пульсирующему).