Расчёт параметров посадки ступичной полумуфты на вал / Варик Рябков / Расчет параметров посадки шпоночной полумуфты на вал

Расчет параметров посадки шпоночной полумуфты на вал

1. Исходные данные:

Вариант - 1
Крутящий момент на валу Мкр, Нм	340х103
Большой диаметр конуса вала, d м	0,52
Диаметр расточи вала, d0 м	0,15
Длина сопрягаемых поверхностей L, м	0,80
Конусность соединения, К	1:25
Средний диаметр конуса вала dср, м	0,48
Ширина шпоночного паза, b м	0,12
Наружный диаметр ступицы полумуфты Dн, м	0,90
Предел текучести материала вала σт, МПа	220
Предел текучести материала полумуфты σт1, МПа	250
Контактное давление в соединении q, МПа	26
Наруж ный диаметр резьбы хвостовика d1, м	0,26
Упор гребного винта Qу, Н	440х103
Длина резьбовой части хвостовика Н, м	0,15

2. Расчет:

• Коэффициент жесткости вала

где dср - средний диаметр конуса вала; d0 – диаметр расточки вала; μ1 = 0,3 коэффициент Пуассона материала вала.

• Коэффициент жесткости полумуфты

где Dн – наружный диаметр ступицы полумуфты; μ2 = 0,3 – коэффициент Пуассона материала полумуфты; Dcp=dcp – средний диаметр конуса полумуфты.

• Диаметральный натяг в соединении

где q – удельное давление на сопрягаемых поверхностях, МПа; Е1 = Е2 = 2х105 , МПа – модуль упругости для материала вала и полумуфты

• Осевое перемещение полумуфты по конусу вала при окончательной насадке:

где К – конусность соединения.

• Фактическая площадь контакта сопрягаемых поверхностей вала и полумуфты

где b – ширина шпоночного паза, м; L – длина сопрягаемых поверхностей, м.

• Усилие установки полумуфты в начальное положение

где f0 – коэффициент трения при осевом смещении – 0,07; q0 = 1,5 МПа – контактное давление на сопрягаемых конических поверхностях при установке охватывающей детали в начальное положение.

• Усилие окончательной напрессовки полумуфты с подачей масла на сопрягаемые конические поверхности

где fм = 0,03 – коэффициент трения при наличии масла; р = 1,5q - давление масла на сопрягаемых поверхностях, МПа.

• Момент трения на поверхности вала и ступицы полумуфты

где fт = 0,15 – коэффициент трения.

• Запас несущей способности соединения по трению относительно номинального крутящего момента

где Мкр – крутящий момент на валу, МН•м

• Усилие напрессовки полумуфты без подачи масла

• Запас несущей способности соединения по трению относительно упора гребного винта:

где Qу – упор гребного винта, МН.

• Максимальное допустимое усилие напрессовки полумуфты:

где d1 – наружный диаметр резьбы хвостовика, м; Н – длина резьбовой части хвостовика, м; Ко = 0,87 – коэффициент полноты стандартных треугольных резьб; Км = 0,55 – коэффициент, учитывающий характер изменения деформации витков резьбы; τв = 0,5 σт – предел прочности материала вала на срез, МПа

• Напряжение в поперечном сечении стержня хвостовика от Qmax не должно превышать 0,8 σт.

Условие выполняется.

• Приведенное напряжение на внутренней поверхности вала

• Приведенное напряжение на внутренней поверхности ступицы полумуфты

Так как, расчетные значения напряжений не превышают допустимые, замена материала соответствующей детали не требуется.

0,26 м

0,80 м

D_н=0,90 м

d=0,52 м

D_cp=0,48 м