2.10 Перевірка міцності шпонкових з’єднань

За ГОСТ 23360-78 вибираємо матеріал шпонок – сталь 45 нормалізована. Напруження зминання і умова міцності визначається за формулою:

(2.10.1)

Допустиме напруження зминання при сталевій маточині [σ_зм]=100…120МПа.

Ведучий вал.

d_B1=_______ мм; bxh=____x_____; t₁=_____мм; ℓ=______мм;

T₁=____________ Н۰мм.

σ_зм=

Ведений вал.

d_B2=________ мм; bxh=_____x_____ мм; t₁=_____мм; ℓ=_____мм; T₂=______________ Н۰мм.

σ_зм=

d_k2=_______ мм; bxh=_____х_____ мм; t₁=_____мм; ℓ=_______ мм;

σ_зм=

Умова міцності виконується.

2.11 Уточнюючі розрахунки валів

Уточнюючий розрахунок складається у визначенні коефіцієнтів запасу міцності S для небезпечних перерізів і порівняння їх з допустимими значеннями [S]. Міцність виконується при S≥[S]=2,5.

(2.11.1)

S_σ – коефіцієнт запасу міцності за нормальним напруженням

(2.11.2)

де σ_-1 – межа витривалості сталі при симетричному циклі згину; для вуглецевих конструкцій сталі

σ_-1=0,43 σ_В МПа, σ_В – табл 3.3, с.34

К _σ – ефективний коефіцієнт концетрації нормальних напруг (табл 8.2-8.7)

масштабний фактор для нормальних напруг (табл.8.8);

β – коефіцієнт, який враховує вплив шорсткості поверхні: при R_a=0.32…2.5 мкм приймають β=0,97…0,90;

σ _v – амплітуда циклу нормальних напружень, МПа

, (2.11.3)

де М – сумарний згинаючий момент в перерізі, Н۰мм

W_нетто – осьовий момент опору перерізу вала, мм³

σ _т – середнє напруження циклу нормальних напружень, МПа, якщо осьове навантаження F_a на вал відсутнє або замале, то приймають σ _т=0, в іншому випадку

(2.11.4)

коефіцієнт ;

для вуглецевих сталей, які мають σ_В=650…780МПа, приймають ψ_σ=0,15.

Коефіцієнт запасу міцності по дотичним напруженням,

(2.11.15)

де -межа витривалості сталі при симетричному крученн, МПаі; для конструкційних сталей приймають =0,58· МПа,

Значення ε_τ (2, табл. 8.8); К_τ (2, табл. 8.2)

Для даних сталей попередньо приймаємо ψ_τ=0,1 значення і визначають:

(2.11.16)

де W_{k НЕТТО} – момент опору крученню.

Підсумковий коефіцієнт запасу міцності

Ведучий вал.

Визначаємо коефіцієнт запасу міцності для перерізу вихідного кінця вала (діаметр……..мм), враховуючи концентрацію напружень від шпонкової канавки.

Матеріал вала той самий, що і для шестірні (шестірня виконана спільно з валом), сталь ______, поліпшення, загартовування з ТВЧ, σ_В=________ МПа.

Межа витривалості при симетричному циклі згину

=0,43σ_В=______________________ МПа

Межа витривалості при симетричному циклі кручення

=0,58 =_____________________ МПа

Коефіцієнт запасу міцності за нормальним напруженням

Амплітуда нормальних напружень

М=F ^.X= ____________________________________Н۰мм (Х = ½ Вшківа)

W_нетто= мм

К_σ=______; ε_σ=_______; ψσ=______, σ_т=0 , , ,

Коефіцієнт запасу міцності по дотичним напруженням

;

Амплітуда та середнє напруження циклу дотичних напруг

W =

Загальний коефіцієнт запасу міцності

=

Ведений вал.

Визначаємо коефіцієнт запасу міцності для перерізу І-І вала під серединою зубчастого колеса, (діаметр…………мм). Концентрація напруг обумовлена наявністю шпонкової канавки.

Матеріал вала-Сталь _________; σ_В=____________ МПа

Межа витривалості

σ =0,43· σ_в=0,43·_______________=____________ МПа

τ =0,58· σ =0,58·_______________=____________ МПа

К_τ=__________; К_σ=___________;ε_τ=_____________; ε_σ=______________; ψ_τ=_________; ψ_σ=___________;

Амплітуда нормальних напружень згину

σ_υ=

М_І-І=

W_нетто=

Амплітуда та середнє напруження циклу дотичних напруг

W =

Коефіцієнт запасу міцності за нормальними напруженнями

Коефіцієнт запасу міцності за дотичними напруженнями

Загальний коефіцієнт запасу міцності

Визначимо коефіцієнт запасу міцності для перерізу ІІ-ІІ вала під підшипником (діаметр……..мм). Концентрація напруг обумовлена посадкою підшипника з гарантованим натягом.

; (с.166,табл.8.7)

ψ_σ=______________ ψ_τ=_________

Згинаючий момент

Н·мм

Осьовий момент опору

мм³

Амплітуда нормальних напружень

МПа

σ_т=0

Момент опору крученню

мм³

Амплітуда і середнє напруження циклу дотичних напруг

Коефіцієнт запасу міцності за нормальними напруженнями

Коефіцієнт запасу міцності за дотичними напруженнями

Загальний коефіцієнт запасу міцності

Визначаємо коефіцієнт запасу міцності для перерізу ІІІ-ІІІ вихідного кінця вала, враховуючи концентрацію напружень від шпонкової канавки,

(діаметр …..мм). К_σ=________; К_τ=________(с.165, табл. 8.5)

ε_σ=_______ε_τ=________ (с.166, табл. 8.8)

Згинаючий момент М_{ІІІ-ІІІ}=F_M^·X₁=_____________________=___________ Н·мм

(Х1 = ½ Lнапівмуфти)

Осьовий момент опору

W_нетто=

Амплітуда нормальних напружень згину

σ_υ=

Момент опору крученню

W_кнетто=

Амплітуда і середнє напруження циклу дотичних напруг

Коефіцієнти запасу міцності

Загальний коефіцієнт запасу міцності