7 Подбор шпонок и проверочный расчет шпоночных соединений.

7.1 Шпонки подбирают по таблицам ГОСТа в зависимости от диаметра вала и проверяют расчетом на смятие.

Быстроходный вал.

Для консольной части вала при по таблице П49 подбираем призматическую шпонку.

Длину шпонки принимаем из ряда стандартных длин так, чтобы она была меньше длины посадочного места вала на 3...10 мм и находилась в границах предельных размеров длин шпонок (см. последние два столбца таблица П49).

Расчетная длина шпонки:

.

Допускаемые напряжения .

Расчетное напряжение смятия:

Итак, принимаем шпонку .

(ГОСТ 29175-91)

Если шестерня устанавливается на валу при помощи шпонки, а не выполнена как одно целое с валом, то производят расчеты аналогичные приведенным раньше.

В расчетах необходимо учитывать диаметр вала под ступицу шестерни:

.

7.2 Тихоходный вал.

7.2.1 Для выходного конца вала при по таблице П49 [1] принимаем призматическую шпонку.

При из ряда стандартных длин принимаем длину шпонки.

Расчетная длина шпонки:

Расчетное напряжение смятия:

Следовательно, принимаем шпонку (ГОСТ 29175-91).

7.2.2 Для вала под ступицу зубчатого колеса при , по таблице П49 [1] принимаем призматическую шпонку, так как

Принимаем .

Расчетная длина шпонки: .

Расчетное напряжение смятия:

Итак, под ступицу колеса выбираем шпонку

(ГОСТ 29175-91).

8 Уточненный расчет ведущего вала.

8.1 Ввиду больших нагрузок, действующих на вал от консольной силы принимаем материал вала сталь 40X : ,

- пределы выносливости при симметричном цикле изгиба и кручения.

8.2 В соответствии с эпюрами изгибавших и крутящих моментов (рисунок2) и наличием концентрации напряжений предположительно устанавливаем опасные сечения вала, которые подлежат проверочному расчету на уста­лость.

Таких сечений два І-І под серединой зубчатого колеса и ІІ-ІІ под подшипником А.

8.3 Проверяем сечение вала І-І:

Суммарный изгибающий момент в сечении:

Крутящий момент в сечении вала:

8.4 Осевой момент сопротивления сечения с учетом шпоночного паза:

где - глубина шпоночного паза по табл. П49 [1].

8.5 Полярный момент сопротивления сечения c учетом шпоночного паза:

8.6 Амплитуда нормальных напряжений, изменяющихся по симметричному циклу:

8.7 Амплитуда касательных напряжений, изменяющихся по отнулевому циклу:

8.8 Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночного паза и установкой колеса на валу с натягом.

Коэффициенты снижения пределов выносливости определяем по формулам:

Для шпоночного паза находим значение: эффективных коэффициен­тов концентрации напряжений по таблице 7.14 [2]:

Коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения по таблице 7.10 [2]:

Коэффициент влияния шероховатости поверхности по таблице 7.11 [2]:

От установки шестерни на валу с натягом коэффициенты снижения пределов выносливости в местах на прессовки шестерни на вал находим по отношениям:

по таблице 7.16. [2]

и затем находим отношения:

В дальнейших расчетах пользуемся этими коэффициентами.

8.9 Определяем коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения І-І:

Примечание: Если шестерня выполнена как одно целое с валом, то расчет производят по следующим формулам:

Эквивалентное напряжение определяем по гипотезе наибольших касательных напряжений и сравниваем его значение с допусками:

, где

8.10 Проверяем сечение вала ІІ-ІІ:

Суммарный изгибающий момент равен моменту от силы, т.е.

.

8.11 Осевой момент сопротивления сечения:

8.12 Полярный момент сопротивления сечения:

8.13 Амплитуда нормальных напряжений цикла

8.14 Амплитуда касательных напряжений цикла:

8.15 Концентрация напряжений обусловлена посадкой внутреннего кольца подшипника на валу с натягом.

При этом коэффициент снижения пределов выносливости:

Находим отношения для вала в местах на прессовки деталей.

По табл. 7.16. [2] при :

Принимаем , тогда .

8.16 Коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательнымнапряжениям:

8.17 Результирующий коэффициент запаса прочности для сечений ІІ-ІІ:

Если расчетные значения коэффициентов запаса прочности в опасных сечениях незначительно превышают допускаемые коэффициенты запаса прочности , то размеры диаметров вала и забранный материал оставляем без изменения.