10. Расчет предохранительной муфты

6.1 Выбор и расчет муфты

В процессе эксплуатации устройства возможны перегрузки выходного звена, что может привести к выходу из строя двигателя или поломке зубьев колёс. Установка предохранительной муфты на последнем (пятом) вале редуктора позволит не допустить эти нежелательные явления.

По ТЗ имеем дисковую фрикционную муфту. Рассчитаем силу, при которой муфта передает момент без проскальзывания [6]:

(40)

где коэффициент трения (0,4 для трения металлокерамики о закалённую сталь без смазки [6]);

крутящий момент;

средний радиус рабочей поверхности

Рабочая поверхность представляет из себя кольцо с внутренним и внешним диаметрами 40 и 32 мм соответственно.

6.2. Расчет пружины для предохранительной муфты

6.2.1 Проектировочный расчёт пружины

Назначаем материал пружины: углеродистая легированная рессорно-пружинная сталь 60С2ХА (σ_т=1670МПа) по ГОСТ 14959-79.

Допустимое касательное напряжение составляет [3]:

(41)

где - коэффициент запаса, который выбирают в пределах 1,2…2,5

Индекс пружины назначаем равным С=6

Назначаем рабочий диапазон изменения силы прижатия:

Н

Н

Рабочий ход пружины назначим равным =1 мм.

Рассчитываем диаметр проволоки [3]:

(42)

где коэффициент увеличения напряжения у внутренней стороны витка (сравнительно с напряжением, возникающим при кручении прямого стержня) [3].

(43)

Число рабочих витков определяется как [3]:

(44)

где G- модуль упругости второго рода

k- жёсткость пружины, которую можно рассчитать следующим образом [3]:

(45)

Зная что [3], рассчитываем наибольшее перемещение

Число полных витков [6]:

(46)

- число опорных, концевых витков.

Начальная высота недеформированной пружины [3]:

(47)

– коэффициент, который определяется зазором между витками пружины в наиболее сжатом состоянии (1,2…1,5)

Высота пружины после предварительной деформации:

Высота рабочих витков:

Тогда шаг ненагруженной пружины:

мм

11. Выбор микропереключателя

Выбран микропереключатель МП7, так как он обладает малыми габаритным размерами, массой. Далее на рис.8 приведена схема микропереключателя и его технические характеристики.

Рисунок 8. Микропереключатель МП7

12. Расчет штифтов и шпонок

12.1 Расчет штифтов

Для проектируемого устройства выберем штифты исполнения 2 (класс точности В), согласно ГОСТ 3128-70 (рис.8):

Рисунок 9. Штифт циллиндрический незакаленный.Исполнение 2(класс точности В)

Рассчитаем диаметры штифтов, установленных на валах 5 и 6. Диаметр штифта определяется из его расчёта на срез по формуле [5]:

(47)

Здесь М_к – крутящий момент, которое передаёт штифтованное соединение;

d_в – диаметр вала;

[τ_ср] - допускаемое касательное напряжение среза, для Стали 45 рекомендуется принимать 45…75 МПа. (примем [τ_ср] = 75МПа).

Расчёт диаметров штифтов представлен в табл.20

Таблица 14. Расчетные диаметры штифтов

№ вала	6
Mкр, Н∙мм	7000
dв, мм	8,0
dш, мм	2,5

Согласно раду стандартных диаметров штифтов из ГОСТ 3128-70, назначим диаметры всех цилиндрических штифтов равными 2,5 мм.

12.2. Проверочный расчет шпонок

Рисунок 10. Смятие шпонки

Предварительно были выбраны:

для вала 1: сегментная шпонка 1х1,4 по ГОСТ24071-97

для вала 6: призматическая шпонка 2х2х6 по ГОСТ 23360-78

Напряжение смятия для стали 45 [σ_см]=110..190 Н/мм² .

Шпонку проверяют на смятие по формуле [5]:

(48)

Где F_t- окружная сила, передаваемая шпонкой, Н;

(49)

M- передаваемый крутящий момент, Н·мм;

A_см- площадь смятия, мм²;

(50)

l_p- рабочая длина шпонки, мм;

Для сегментной шпонки:

Для призматической шпонки (исполнение 2):

Результаты расчета представлены в табл. 21:

Таблица 15.Расчет шпонок на смятие

Вал	М, Н*мм	d, мм		t1, мм	h, мм	b, мм		мм2
1	52	4,0	4,85	1,0	1,4	1,0	3,8	1,52	3,19
6	7000	8,0	375	1,2	2,0	2,0	6	4,8	78,13

Рассчитанные напряжения смятия меньше допустимого, значит шпонки выбраны верно.