9. Подбор и проверка шпонок

Шпонки призматические. Размеры сечений шпонок и пазов длины шпонок по ГОСТ 23360-78 [2, с. 169].

Напряжения сжатия и условие прочности

.

Допускаемые напряжения смятия при стальной ступице [_см] = 100 – 120 МПа,

при чугунной [_см] = 50 – 70 МПа.

Ведущий вал

d = 26 (мм), b = 8 (мм), h = 7 (мм), t₁ = 4,0 (мм).

Длина шпонки l = 50 (мм).

T₁ = ,

(МПа).

Условие _см  [_см] выполнено.

Ведомый вал

Из двух шпонок – под зубчатым колесом и под кривошипом – более нагруженная вторая (меньше диаметр вала и поэтому меньше размеры поперечного сечения шпонки). Проверяем шпонку под кривошипом.

d = 42 мм, b = 12 мм, h = 8 мм, t₁ = 5 мм, l = 55 мм.

T₂ =

Условие _см  [_см] выполнено.

10. Расчёт на прочность входного вала

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

Уточненный расчет состоит в определении коэффициентов запаса прочности S для опасных сечений и сравнение их с требуемыми (допускаемыми) значениями [S]. Прочность соблюдена при S >[S].

Будем производить расчет для предположительно опасных сечений входного вала.

Ведущий вал

Материал вала тот же, что и для шестерни (шестерня выполнена заодно с валом), то есть сталь 45, термическая обработка – нормализация.

При диаметре заготовки до 90 мм (в нашем случае d_a1 = 47,68 (мм)) среднее значение _в = 570 (МПа) [1, с. 34].

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений

Сечение A-A.

Диаметр вала в этом сечении 30 мм. Концентрация напряжений обусловлена посадкой подшипника с гарантированным натягом.

и ; принимаеми.

Изгибающий момент в сечении А-А (положим x₁= 64 (мм)),

Осевой момент сопротивления

Амплитуда нормальных напряжений

Полярный момент сопротивления

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

Результирующий коэффициент запаса прочности в сечении А-А

В сечении А – А условие прочности вала выполнено. В сечении Б – Б проверять вал нет смысла, так как диаметр его намного больше диаметра исследуемого сечения.

Сечение В-В.

Это сечение при передаче вращающего момента от ременной передачи рассчитываем на кручение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

где амплитуда и среднее значение от нулевого цикла

При d = 26 (мм), b = 8 (мм), h = 7 (мм), t₁ = 4 (мм).

Принимаем [1, c. 165, 166] k_ = 1,5; = 0,77;_ = 0,1.

11. Анализ посадок и допусков

Посадки зубчатого колеса и подшипников. Посадки назначаем в соответствии с указаниями, данными в табл. [1, c.263].

Посадка зубчатого колеса на вал по ГОСТ 25347-82. Шейки валов под подшипники выполняем с отклонением вала k6. Отклонения отверстий в корпусе под нагруженные кольца по Н7.

Остальные посадки назначаем, пользуясь данными табл. [1, c.263].

Пример: посадка с натягом.

32

D_min = 32 (мм); d_min = 32,026 (мм);

D_max = 32,025 (мм); d_max = 32,042 (мм);

N_max = d_max – D_min = 32,042 – 32 = 0,042 (мм);

N_min = d_min – D_max = 32,026 – 32,025 = 0,001 (мм);

TD = D_max – D_min = 32,025 – 32 = 0,025 (мм);

Тd = d_max – d_min = 32,042 – 32,026 = 0,016 (мм).