5. Расчет муфты

Исходные данные:

тип муфты – жесткая компенсирующая;

передаваемый момент –

режим работы – реверсивный;

характер нагрузки – спокойная без толчков.

1. Определяем расчетный момент муфты

где – коэффициент, учитывающий режим работы

К= К₁К₂.

Здесь – коэффициент безопасности;

– коэффициент, учитывающий характер нагрузки.

При ситуации, когда поломка муфты вызывает аварию машины К₁= 1,2

При переменной нагрузке с легкими толчками К₂= 1,5

К= 1,11,5=1,8

Т_рм= 1,841,38=74,5 Нм.

2.Выбираем кулачково-дисковую муфту МН 270-61-18 ГОСТ 20720-93 (d = 18мм);

3.Определяем силу F_rm, действующую со стороны муфты на вал, вследствие неизбежной несоосности соединяемых валов:

F_rm = (0,2…0,3) · F_tm;

где:

F_tm – окружная сила на муфте, F_tm= ;

Т₂ = 41,38 Н·м

d_P - расчетный диаметр, м

d_P = D_o =p / sin (180^o / Z);

d_P =25,4 / sin (180^o / 10) = 82,2 мм;

Тогда

F_tm= = 1007 Н.

Следовательно, нагрузка от муфты на вал:

F_rm = (0,2…0,3) · F_tm = (201,4…302,1) Н.

Принимаем F_rm = 250 Н.

6.3. Расчет вала на выносливость

Примем, что нормальные напряжения осей изгиба изменяются по симметричному циклу, а касательные осей кручения – по пульсирующему циклу. Определим коэффициент запаса прочности для опасного сечения вала и сравним с допускаемым значением запаса. Прочность соблюдается при S > [S] = 1,5…2,0

Коэффициенты запаса определяются по формулам:

,

где - коэффициенты запаса соответственно по нормальным и касательным напряжениям. Они определяются по формулам:

; ,

где - пределы выносливости материала вала; - амплитуда и среднее напряжение циклов нормальных и касательных напряжений. Для симметричного цикла нормальных напряжений = 0; - эффективные коэффициенты концентрации напряжений; - масштабные факторы; - коэффициенты качества поверхности, принимаем равным единице; - коэффициенты, учитывающие влияние асимметрии цикла.

Проверим на выносливость ведомый (тихоходный) вал, так как крутящий момент этого вала наибольший.

Материал вала – сталь 45, нормализация = 570МПа; = 246МПа; = 142МПа.

Рассмотрим сечение под подшипником С: на него действуют изгибающие и крутящие моменты. Концентрация напряжений вызвана напрессовкой подшипника.

Суммарный изгибающий момент:

М=13,75 Н*м.

Моменты сопротивления изгибу и кручению:

W=π*d³/32=3,14*20³/32=785 мм³;

W_k=π*d³/16=3,14*20³/16=1,57*10³ мм³.

Коэффициенты понижения пределов выносливости:

= 1 (шлифование); .

Амплитуда нормальных напряжений:

H/мм²

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

Определяем коэффициенты запаса прочности:

;

;

.

В рассматриваемом случае условие S > [S] = 1,5…2,0 выполняется.

Рассмотрим сечение под колесом: на него действуют изгибающие и крутящие моменты. Суммарный изгибающий момент:

М=24,21Н*м.

Моменты сопротивления изгибу и кручению:

;

.

Коэффициенты понижения пределов выносливости:

= 1 (шлифование); .

Амплитуда нормальных напряжений:

.

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

.

Определяем коэффициенты запаса прочности:

;

;

.

В рассматриваемом случае условие S > [S] = 1,5…2,0 также выполняется.

Проверочный расчет на выносливость тихоходного вала редуктора не требуется.