6.1 Расчетная схема. Исходные данные

Расчетная схема шпоночного соединения показана на рис. 6.1.

Исходные данные:

вращающий момент на выходном валу Т₂ = 95,5 Н∙м;

диаметр вала под колесом d_К = 47,5 мм

д лина ступицы ℓ_СТ = 57 мм.

Рис. 6.1 Расчетная схема шпоночного соединения

6.2 Выбор и расчет основных параметров шпонки

Для передачи вращающегося момента Т₂ = 95,5 Н∙м от зубчатого колеса к выходному валу применим призматическую шпонку со скругленными торцами. Ширину b и высоту h шпонки, а также глубину паза на валу t₁ и в ступице t₂ выбирают стандартными в зависимости от диаметра вала под колесом d_K по таблице 49[4]. Обычно полная стандартная длина шпонки ℓ на 5...8 мм меньше длины ступицы.

По таблице 49 [4] для d_K = 47,5 мм находим: b=14 мм, h = 9 мм, t₁ = 5,5 мм, t₂ = 3,8 мм, ℓ = ℓ_СТ – (5…8) мм = 57 – (5…8) = 52…49 мм. Из ряда стандартных длин (таблица 49[4]) принимаем ℓ = 50 мм.

Расчетная длина шпонки ℓ_р = ℓ - b = 50-14 = 36 мм.

6.3 Проверочный расчет шпоночного соединения на прочность

На смятие рабочих граней шпонки по условию:

σ_СМ = (6.1)

σ_СМ = Н/мм²,

где допускаемые напряжения смятия для стальной ступицы принимаются [σ_СМ] = 110…190 Н/мм².

Условие прочности по напряжениям смятия выполняется, так как

σ_СМ = 32 Н/мм² < [σ_СМ] = 150 Н/мм² (по среднему значению);

на срез шпонки по условию:

τ_СР = (6.2)

τ_СР = Н/мм²,

где [τ]_СМ = (40…70) Н/мм² - для сталей при реверсивной нагрузке.

Условие прочности на срез выполняются, так как

τ_СР = 8 Н/мм² < [τ_СР] = (40…70) Н/мм².

Проверочный расчет шпонки на срез можно считать условным, так как это условие прочности учтено при стандартизации шпонок. Однако при ударных нагрузках срез шпонки вполне возможен.

7 Выбор муфты входного вала

Муфты выбираются стандартными в зависимости от предаваемого вращающего момента, диаметры вала и частоты вращения.

Для проектируемого электромеханического привода рекомендуется использовать муфту упругую втулочно – пальцевую (МУВП).

Исходные данные:

вращающий момент на входном валу Т₁ = 42,26 Н∙м;

диаметр входного вала d = 24 мм;

частота вращения входного вала n₁ = 950 об/мин.

Расчетный вращающий момент на входном валу

Т_Р = K ∙ Т₁ = 2 ∙ 42,26 = 84,56 Н∙м, (7.1)

где K – коэффициент режима работы. При переменной нагрузке и средних разгоняемых массах K = 1,5…2,0;

при ударной нагрузке и больших разгоняемых массах K = 2,5…4,0 (таблица 48[4]).

Примем коэффициент режима работы K = 2.

Условие выбора типоразмера муфты: Т_Р ≤ [Т],

где [Т] - допускаемый муфтой вращающий момент (табличное значение).

По таблице 47[4] выбираем муфту МУВП 28, которая имеет параметры: [Т_Р] = 125 Н∙м; n = 4800 об/мин, d = 25 мм; ℓ_цил = 42 мм; d_П = 14 мм;

ℓ_ВТ = 28 мм; z = 4 мм; d₀ = 28 мм; L = 89 мм; D = 120 мм; D₀ = 90 мм.

На рис. 7.1 изображена схема муфты.

ℓ_ВТ

Рис. 7.1 Муфта упругая втулочно – пальцевая

Соединение полумуфт с валами: шпоночное с фиксацией винтами.

Для муфт типа МУВП с целью ограничения износа определяют давление пальца на втулку по формуле:

р = , (7.2)

где z - число пальцев; Д₀ – диаметр окружности расположения осей пальцев; d_П – диаметр пальцев; ℓ_ВТ – длина упругого элемента;

р = МПа,

где [р] = 2 МПа - допускаемое давление пальца на втулку.

Условие износа давления пальца на втулку выполняется, так как

р = 1,12 МПа <[р] = 2 МПа.

Определенное давление пальца на втулку соответствует напряжению смятия втулки, т.е. р = σ_см и [р]=[σ_см].