25. Выбор и расчет соединений каждого вала редуктора с размещаемыми на нем деталями передач
25.1 Расчет соединения тихоходного вала с муфтой
В условиях среднесерийного производства соединение вала с муфтой осуществляется при помощи шлицевого соединения.
Размеры шлицев между валом и муфтой выбирают по таблицам ГОСТ 1139-80 в зависимости от диаметра вала в месте нарезки шлицев.
Центрирование соединения будет осуществляться по D т.к. оно более просто и технологически целесообразно при изготовлении.
Расчет шлицев на смятие проводят по следующей зависимости:
, где
где см – максимальное значение напряжений смятия, возникающих в зоне контакта шлицев вала со шлицами в ступице муфты или шкива, МПа;
–
крутящий момент,
передаваемый шлицевым соединением при
номинальном нагружении соединения,
Нм. Тном
=90,7 Нּм.
- число шлицев на валу.
мм
- длинна соединения шлицев вала со
шлицами ступицы муфты.
мм
– средний по высоте зубьев диаметр вала
со шлицами.
h – рабочая высота зубьев.
мм
Следовательно:
МПа.
Допускаемое
напряжение смятия:
, где
-предел
текучести материала зубьев детали
меньшей твердости.
МПа.
-коэффициент
запаса прочности, т.к. поверхность не
закалена то :
=1,25.
-коэффициент
динамичности приложения нагрузки:
=Тмакс/Тном=2,2.
-коэффициент
учитывающий неравномерность распределения
напряжений смятия по рабочим поверхностям
зубьев.
-коэффициент
учитывающий погрешности изготовления:
-
коэффициент учитывающий неравномерность
распределения нагрузки между зубьями
и зависит от параметра
-
отражает влияние нормальной к оси
соединение силы R.
R=725 H, T=90.7 Hм, мм,
,
следовательно
-
коэффициент учитывающий неравномерность
распределения нагрузки по длинне зуба.
,
где:
-
коэффициент учитывающий кручение вала
и ступицы на длинне соединения.
=1,3.
-
коэффициент учитывающий действие на
ступицу опрокидывающего момента,
назначается в зависимости от коэффициентов
и
, следовательно
Условие
как видно выполняется:
Проверочный расчет на изнашивание по условию:
,
где
-условное
допускаемое напряжение при расчете
соединения на изнашивание.
,
,твердость
стали 40Х-25HRC
-
коэффициент учитывающий число оборотов
соединения и режим нагрузки:
,
где N0=108 циклов.
Следовательно
МПа
Т.к.
=4,56
МПа видно что условие
выполняется.
25.2 Расчет соединения тихоходного вала с колесом
Первоначально соединение вала с колесом попробуем осуществить подбором посадки с гарантированным натягом. Для этого назначим величину параметра шероховатости посадочных поверхностей вала и отверстия в колесе:
-Для поверхности вала Ra=0.8 мкм
-Для отверстия колеса Ra=1,6 мкм
Определяем необходимое (по условию сохранения неподвижности соединения детали) при комбинированном нагружении соединения.
,
где
-
необходимый запас сцепления соединяемых
деталей.
(т.к.
на консоли вала сидит муфта).
-
-
коэффициент сцепления соединяемых
деталей.
=0,2;
Тном =90,7 Нּм;
=2,2,
=3;
;
;
.
- Вычисляем номинальное значение натяга N, мкм
,
где С1,С2-коэффициенты
радиальной жесткости вала и охватывающей
детали.
;
-Определяем поправки U, мкм учитывающей ослабление натяга в следствии обмятия и среза микронеровностей сопрягаемых поверхностей возникающих при сборке соединения.
-Расчет температурной поправки ослабляющей натяг.
-
коэффициенты линейного расширения.
-Определение
минимального натяга
,
мкм необходимого
для обеспечения неподвижности соединения
деталей в процессе эксплуатации
соединения.
-Определение
максимального значения давления
,
МПа допускаемое прочностью охватываемых
деталей.
,где
-предельное
значение нормальных напряжений
Следовательно:
-Определение
максимального значения давления
возникающее в
сопряжении соединяемых деталей при
пиковом нагружении.
-Вычисление максимальной деформации.
-
допускаемое прочьностью охватываемой
детали.
-Определение
максимального натяга
,
допускаемое прочностью соединяемых
деталей.
-Выбираем
посадку по условию:
,
следовательно выбираем посадку
-Расчет необходимого
усилия пресса:
;
, где
(запрессовки).
Следовательно принимаем для запрессовки вала в колесо гидравлический пресс с силой запрессовки до 400 кН.