2. Проверка правого шпоночного паза

Наибольшее нормальное напряжение изгиба:

𝑀_И

И

𝜎_И = _𝑊

126,1 ∙ 10³

= _{1,26 ∙ 104} = 10,0 МПа

Наибольшее касательное напряжение кручения:

𝑀_К

К

𝜏_К = _𝑊

281,4 ∙ 10³

= _{2,72 ∙ 104} = 10,3 МПа

Амплитуда цикла нормальных напряжений при симметричном цикле определяется по формуле:

𝜎_𝑎 = 𝜎_𝑚𝑎𝑥 = 𝜎_И = 10 МПа

Среднее значение цикла нормальных напряжений при симметричном цикле:

𝜎_𝑚 = 0 МПа

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям, определяется по формуле:

𝑆_𝜎 =

𝐾_𝜎

^𝜎−1

350

⁼ 1,7

= 12,2

𝜎_𝑎 ∙ _{𝐾𝑑 ∙ 𝐾𝐹} + 𝜓_𝜎 ∙ 𝜎_𝑚 10 ∙ _{0,72 ∙ 0,82} + 0,1 ∙ 0

Амплитуда и среднее значение цикла касательных напряжений:

𝜏_𝑎 = 𝜏_𝑚 = 0,5 ∙ 𝜏_К = 0,5 ∙ 10,3 = 5,15 МПа

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям, определяется по формуле:

𝑆_𝜏 =

𝐾_𝜏

^𝜏−1

210

⁼ 1,4

= 16,8

𝜏_𝑎 ∙ _{𝐾𝑑 ∙ 𝐾𝐹} + 𝜓_𝜏 ∙ 𝜏_𝑚 5,15 ∙ _{0,72 ∙ 0,82} + 0,05 ∙ 5,15

Коэффициент запаса прочности определяется по формуле:

12,2 ∙ 16,8

𝑆 = = 9,87 > ^[𝑆^] ≈ 1,5

^√12,2² + 16,8²

Условие прочности шпоночного паза выполняется.

2. Выбор и проверочный расчёт шпоночных соединений

Задачей раздела является выбор стандартных призматических шпонок со скругленными концами и проверка их по напряжениям смятия узких боковых граней.

Критерием расчёта является статическая прочность на смятие. Вид разрушения – смятие узких боковых граней.

Выбираем стандартные призматические шпонки ГОСТ 23360-78:

1. На быстроходном валу под шкивом Шпонка 8x7x45;

2. На промежуточном валу под шестернёй и колесом Шпонка 10х8х80;

3. На выходном валу под колесами две одинаковые шпонки Шпонка 16х10х56;

4. На выходном валу под муфтой Шпонка 12х8х45.

Проверим выбранные шпонки на смятие

σ_см ≤ [σ_см],

где σ_см – действительные напряжения смятия, МПа; [σ_см] – допускаемые напряжения смятия, МПа.

Выбираем материал шпонок – Сталь 45 ГОСТ 1050-88, откуда [σ_см] = 150 МПа. Для расчёта фактических напряжений смятия составим расчётную схему.

Рис. 11 – Расчётная схема шпоночного соединения Фактическое напряжение смятия σ_см определятся как

^Fсм𝑖

^σсм𝑖 ⁼ _A

см𝑖

где F_см𝑖 – сила смятия, Н; 𝐴_см𝑖 – площадь смятия, мм².

Из рассмотрения схемы следует, что

2 ∙ 𝑇_𝑖

^Fсм𝑖 ⁼

^𝑑вк𝑖

^Aсм𝑖

ℎ_𝑖

= ∙ l_рi 2

= ^ℎ𝑖 ∙ ⁽𝑙

₂ 𝑖

− 𝑏_𝑖⁾,

где 𝑙_р – расчетная длина шпонки, мм.

Тогда напряжение смятия шпонки определяется по формуле:

4 ∙ 𝑇_𝑖

^σсм𝑖 ⁼ _𝑑

вк𝑖

• ℎ_𝑖

• ⁽𝑙_𝑖

− 𝑏_𝑖⁾

Определим напряжения смятия соответствующих шпонок:

4 ∙ 25,3 ∙ 10³

σ_см1 = _{24 ∙ 7 ∙ (45 − 8)} = 16,3 МПа ≤ 150 МПа

4 ∙ 81,8 ∙ 10³

σ_см2 = _{38 ∙ 8 ∙ (80 − 10)} = 15,4 МПа ≤ 150 МПа

4 ∙ 133 ∙ 10³

σ_см3 = _{53 ∙ 10 ∙ (56 − 16)} = 25,1 МПа ≤ 150 МПа

4 ∙ 266 ∙ 10³

σ_см4 = _{42 ∙ 8 ∙ (45 − 12)} = 95,9 МПа ≤ 150 МПа

Шпонки удовлетворяют условиям прочности на смятие. Результаты расчётов приведены в таблице 5.

Таблица 5 – Результаты расчёта на прочность шпоночных соединений по ГОСТ 23360-78

Вращающий момент Т, Н*м	d, мм	Шпонка: b×h×l	σсм, МПа	[σсм], МПа
25,3	24	8×7×45	16,3	150
81,8	38	10×8×80	15,4	150
133	53	16×10×56	25,1	150
266	42	12×8×45	95,9	150