10. Проверочные расчеты

10. 1. Проверочный расчет шпонок

а) Шпонка тихоходного вала под коническим колесом.

Параметры шпонки: b = 20 мм; h = 12 мм; l = 63 мм; t₁ = 7,5 мм.

Условие прочности:

где окружная сила на колесе, Н;

[σ]_см = 110 - 190 Н/мм² – допускаемое напряжение на смятие, при колебаниях нагрузки уменьшаем [σ]_см на 25%: [σ]_см = 190  0,75 = 142,5 Н/мм²;

– площадь смятия, мм²:

где рабочая длина шпонки со скругленными торцами.

, поэтому уменьшаем размеры шпонки и производим новый расчет:

Параметры шпонки: b = 10 мм; h = 8 мм; l = 25 мм; t₁ = 5 мм.

, принимаем шпонку с b = 10 мм; h = 8 мм; l = 25 мм; t₁ = 5 мм.

б) Шпонка быстроходного вала под шкивом клиноременной передачи

Параметры шпонки: b = 10 мм; h = 8 мм; l = 32 мм; t₁ = 5 мм.

Условие прочности:

где окружная сила на шкиве, Н;

[σ]_см = 110 - 190 Н/мм² – допускаемое напряжение на смятие. Для чугунных деталей уменьшаем [σ]_см в два раза: [σ]_см = 190  0,5 = 95 Н/мм²;

– площадь смятия, мм²:

где рабочая длина шпонки со скругленными торцами.

, поэтому уменьшаем размеры шпонки и производим новый расчет:

Параметры шпонки: b = 5 мм; h = 5 мм; l = 20 мм; t₁ = 3 мм.

, принимаем шпонку с b = 5 мм; h = 5 мм; l = 20 мм; t₁ = 3 мм.

2. Проверочный расчет стяжных винтов подшипниковых узлов

Расчет производится по наибольшей из реакций в вертикальной плоскости в опорах подшипников.

1. Определяем силу, приходящуюся на один болт:

F_B = 0,5R_Dy = 0,51744=872Н.

2. Принимаем K₃=3 – коэффициент затяжки при переменной нагрузке; х = 0,27 - коэффициент основной нагрузки при соединение чугунных деталей без прокладок.

3. Определяем механические характеристики материала болтов:

Болты изготовлены из стали 35, класса точности 6.6 (первое число, умноженное на 100 определяет предел прочности σ_В = 600 Н/мм²; произведение чисел умноженное на 10 определяет предел текучести σ_т = 360 Н/мм²; допускаемое напряжение [σ]= 0,25σ_т= 0,25360 = 90 Н/мм².

4. Определяем расчетную силу затяжки винтов:

F_р = [K₃ (1 - x) + x]F_B = 872 =2145 Н.

5. Определяем площадь опасного сечения винта:

мм²

где d_p – расчетный диаметр болта;

p = 1,75 мм – шаг резьбы.

6. Определяем эквивалентные напряжения:

Н/мм²

3. Проверочный расчет валов

БЫСТРОХОДНЫЙ ВАЛ

Определяем напряжения в опасных сечениях вала:

Где М – суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении

осевой момент сопротивления сечения вала;

б) Касательные напряжения изменяются по отнулевому циклу, при котором амплитуда цикла равна половине расчетных напряжений кручения:

полярный момент инерции сопротивления вала

Определяем коэффициенты концентраций по нормальным и касательным напряжениям:

Определяем пределы выносливости в расчетном сечении вала:

Определяем коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

Общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении:

ТИХОХОДНЫЙ ВАЛ

Определяем напряжения в опасных сечениях вала:

где М – суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении

осевой момент сопротивления сечения вала;

полярный момент инерции сопротивления вала

Определяем коэффициенты концентраций по нормальным и касательным напряжениям

Определяем пределы выносливости в расчетном сечении вала:

Определяем коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

Общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении:

Детали		Напряжение, Н/мм2		Детали			Коэффициент запаса прочности
		расчетное	допускаемое				расчетный s		допускаемый [s]
Шпонки	Под колесом	78,8	142,5	Валы (опасные сечения)	быстроходный	9,55		2,1
	Под открытой передачей	23	142,5		тихоходный	9,56		2,1
Стяжные винты		23,3	75