6.4 Расчёт приводного вала на прочность

По чертежу сборочной единицы - приводного вала строим расчётную схему:

Рис. 9 Эпюра моментов приводного вала

Проверку статической прочности выполняют в целях предупреждения пластических деформаций в период действия кратковременных перегрузок. В расчёте используем коэффициент перегрузки . Определяем нормальные и касательные напряжения в рассматриваемом сечении при действии максимальных нагрузок:

,

_{Сечение 1-1. Место установки звездочки на вал.Сечение нагружено изгибающим и крутящим моментом. Концентратор напряжений-шпоночный паз.}

Изгибающие моменты:

Суммарный изгибающий момент:

Определение крутящего максимального момента:

Осевая сила:

Геометрические параметры сечения:

Находим теперь

Частный коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

Частный коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

Общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести при совместном действии нормальных и касательных напряжений

Следовательно прочность обеспечена, т.к

Сечение 2-2. Место установки правого подшипника на вал.Сечение нагружено изгибающим и крутящим моментом. Концентратор напряжений-посадка подшипника с натягом.

Изгибающие моменты:

Суммарный изгибающий момент:

Определение крутящего максимального момента:

Осевая сила

Геометрические параметры сечения:

Находим теперь

Частный коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

Частный коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

Общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести при совместном действии нормальных и касательных напряжений

Следовательно прочность обеспечена, т.к

7. Расчет соединений

7.1. Шпоночные соединения

7.1.1 Шпоночное соединение быстроходного вала с муфтой

Рис. 10 Расчетная схема шпоночного соединения

T=64Hм- вращающий момент,

d=25.9 мм- посадочный диаметр,

l_p=l-b=28-8=20 – рабочая длина шпонки

h=7 мм- высота шпонки.

t₁=3.01 мм- глубина посадки в вал

b=8 мм – ширина шпонки

Предварительно назначаем «Шпонка 8х7х28 ГОСТ 23360-78»

Расчет длины шпонки:

[σ_см] = 200 МПа – сталь 45 нормализованная

Следовательно, прочность соединения обеспечена.

Окончательно выбираем шпонку «Шпонка 8х730 ГОСТ 23360-78»

7.1.2 Шпоночное соединение тихоходного и приводного вала с муфтой

Рис. 11 Расчетная схема шпоночного соединения

T=2276 H∙м- вращающий момент,

d=57.75 мм- посадочный диаметр,

l_p=l-b=76-16=60 – рабочая длина шпонки

h=10 мм- высота шпонки.

t₁=4.7 мм- глубина посадки в вал

b=16 мм – ширина шпонки

Предварительно назначаем «Шпонка 16х10х76 ГОСТ 23360-78»

Расчет длины шпонки:

[σ_см] = 200 МПа – сталь 45 нормализованная

Следовательно, прочность соединения обеспечена.

Окончательно выбираем шпонку «Шпонка 16х10х76 ГОСТ 23360-78»

7.1.3 Шпоночное соединение приводного вала со звездочкой

Рис. 12 Расчетная схема шпоночного соединения

T=2276 H∙м- вращающий момент,

d=85 мм- посадочный диаметр,

l_p=l-b=63-22=41 – рабочая длина шпонки

h=14 мм- высота шпонки.

t₁=9 мм- глубина посадки в вал

b=22 мм – ширина шпонки

Предварительно назначаем «Шпонка 22х14х63 ГОСТ 23360-78»

Расчет ведется по моменту равному T/2.

Расчет длины шпонки:

[σ_см] = 200 МПа – сталь 45 нормализованная

Следовательно, прочность соединения обеспечена.

Окончательно выбираем шпонку «Шпонка 22х14х63 ГОСТ 23360-78»

Призматические шпонки должны находиться в пазу вала с натягом. Поэтому поле допуска ширины шпоночного паза принимаем равным Js9.