Проверка шпоночных соединений на смятие:
где, Т – крутящий момент на валу, Нмм2;
d – диаметр участка вала под шпонку, мм;
h – высота шпонки, мм;
t1 – глубина паза вала, мм;
l – длина шпонки, мм;
b – ширина шпонки, мм;
Допускаемые напряжения:
для чугунных ступиц - [см] = 70…100 МПа, принимаем [см] = 90МПа;
для стальных ступиц - [см] = 110…190 МПа, принимаем [см] = 150МПа;
Хвостовик входной
(материал полумуфты Чугун СЧ20):
МПа;
Хвостовик выходной (материал звездочки Сталь 45):
МПа;
Колесо 2 (материал колеса Сталь 45):
МПа,
Шестерня 3 (материал шестерни Сталь 40Х):
МПа,
Колесо 4 (материал колеса Сталь 45):
МПа
Вывод: выбранные шпонки пригодны для использования.
10 УТОЧНЁННЫЙ РАСЧЁТ ПРОМЕЖУТОЧНОГО ВАЛА
Уточнённый расчёт состоит в определении коэффициентов запаса прочности S для опасных сечений и сравнении их с требуемыми (допускаемыми) коэффициентами [S]. Прочность соблюдена при S > [S].
Будем производить расчёт для предположительно опасных сечений валов.
Рисунок 10.1 - Эскиз вала
Материал вала ─ сталь 40Х.
Таблица 10.1
-
Диаметр
заготовки
Твердость
НВ
σв
МПа
σт
МПа
τт
МПа
σ-1
МПа
τ-1
МПа
ψт
<120
270
900
750
450
410
240
0,10
Сечение А - А: Сечение рассматриваем на изгиб и кручение, концентратором напряжений является шпоночная канавка и натяг.
Коэффициент запаса прочности:
S=
Sσ·
Sτ/
Sσ=σ-1D/ σа
Sτ=τ-1D/( τа+ψτD· τа),
где σа и τа ─ амплитуды напряжений цикла;
ψτD ─ коэффициент влияния асимметрии цикла напряжений.
σа=103·М/W; τа=103·М к/2Wк
М=
М к = 189,62Н·м
Определим моменты инерции:
W=π·d3/32-b·h·(2d-h)2/(16d)=3.14· 403/32-12·8(2·40 - 8)2/(16·40) = 5502мм3
Wк=π·d3/16-b·h·(2d-h)2/(16d)= 3.14· 403/16-12·8(2·40 - 8)2/(16·40) = 11782мм3
σа=103 · 205 / 5502 = 37,3МПа
τа=103 · 189,62 / 2· 11782 = 8,0МПа
Пределы выносливости вала:
σ-1D= σ-1/КσD; τ-1D= τ-1/КτD,
где КσD и КτD ─ коэффициенты снижения предела выносливости.
КσD=( Кσ/ Кdσ+1/ КFσ-1)/ КV,
КτD=( Кτ/ Кdτ+1/ КFτ-1)/ КV,
где Кσ и Кτ ─ эффективные коэффициенты концентрации напряжений;
Кdς и Кdτ ─ коэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения;
КFς и КFτ ─ коэффициенты влияния качества поверхности;
КV ─ коэффициент влияния поверхностного упрочнения.
Пределы выносливости вала:
КσD=( 4,3 + 1/0,86-1)/ 1 = 4,46
КτD=( 2,6 + 1/0,92-1)/ 1 = 2,69
σ-1D= 410/4,46 = 91,9МПа; τ-1D= 240/2,69 = 89,2МПа
ψτD=ψτ/ КτD
ψτD=0,1/ 2,69 = 0,037
Sσ= 91,9/37,3 = 2,5
Sτ= 89,2/ (8,0 + 0,037· 8,0) = 10,7
S=
2,5 ·
10,7 /
=
2,43
[S]
= 2,3
Проверка показала, что коэффициент запаса прочности в рассматриваемом сечении больше чем требуемый.
11 Выбор посадок деталей редуктора
Зубчатые колёса (легко-прессованные): H7/p6.
Крышки торцовых узлов на подшипниках качения: H7/h8.
Внутренние кольца подшипников качения на валы: L0/k6.
Наружные кольца подшипников качения в корпус: H7/l0.
Манжеты на валы: H7/d9.
Шпоночные соединения: P9/h9.
12 ВЫБОР СОЕДИНИТЕЛЬНЫХ МУФТ
Рисунок 12.1 - Муфта упругая втулочно-пальцевая
Муфта 250–30-38. 1-у. ГОСТ 1434-71
Таблица 12.1
-
Т, Нм
d
D
L
nmax, об/мин
Смещение
Осевое
Угловое
250
30
32
140
165
3800
0,3
1
Проверочный расчёт муфты:
Tр = k Тном ≤ [Т], где
k – коэффициент, учитывающий условия эксплуатации. k = 1,2
Tр = 1,2 43,43 = 52,1 < [250]Нм.
13 ВЫБОР СМАЗКИ
Смазывание передач редуктора осуществляется погружением колес тихоходной и быстроходной передач, на высоту около 20мм в масло - картерное смазывание. Подшипники смазываются тем же маслом, что и детали передач. При смазывании колёс погружением на подшипники качения попадают брызги масла, стекающего с колёс, валов и стенок корпуса.
Объём масляной ванны V определяется из расчёта 0,3..0,8 дм3 масла на 1кВт передаваемой мощности: V = (0,3…0,8)*4,366 = 2дм3.
По таблице устанавливаем вязкость масла. При контактных напряжениях до 600 МПа и скорости V до 5 м/с рекомендуемая вязкость масла должна быть примерно равна 28 мм2/с. По таблице из справочной литературы принимаем масло индустриальное И-Г-А-32 (по ГОСТ 20799-75).
Контроль масла, находящегося в корпусе редуктора осуществляется с помощью пробок.