5.Расчет шпоночных соединений (ШпС).

Исходные данные: Т; d_В; bh; материалы деталей ШпС; пример - см. в табл. 8.

Расчёт сводится к назначению длины L призматической шпонки не менее допускаемой [L] из условия несминаемости ШпС - _см  [_см=150(80) Мпа – для стальных (чугунных) ступиц [при прессовой посадке значение [_см увеличить в 1,3 раза] : L [L] = 410³T/(d_Вh[_см) + b, мм.

Итоги расчетов примеров ШпС – см. в табл. 8.

Таблица 8.

Исходные данные						Итоги расчета
№ вала	Т Нм	dB мм	Сеч. шпонки bh* в мм	Материал Вала	Материал ступицы	[см МПа	[L] мм	L мм
1 2 2	85,8 416 416	32 H7/k6 40 H7/k6 42 H7/s6	108 128 128	сталь 40Х сталь 40Х сталь 40Х	чугун СЧ15 сталь 45 сталь 40Х	80 150 200	26,8 46,7 36,8	28 50 40

*Выбрать сечение шпонки b·h в зависимости от диаметра вала- см. ГОСТ 23360-78, [3], [4].

Пример 3. 3. Проверочные расчеты вала редуктора на прочность.

3.1 Определение нагрузок на вал в характерных сечениях.

И сходные данные: чертеж вала – см. рис.27.1; Т=416 Нм, F_t=3680 H, F_r=1390 H, F_a=990 H, F_M=2770 H, d₂=233,3 мм, а=55 мм, с=95 мм.

Составляем рациональную схему нагружения вала с нумерацией характерных сечений 1..4– см. рис.21.1. Находим составляющие реакций опор и изгибающие моменты вала, возникающие в плоскостях действия нагрузок, и строим эпюры моментов.

В горизонтальной плоскости (рис.21.2): при симметрии нагружения R_1Г =R_2Г =F_t/2= 3680/2 = 1840 H, M_3Г =R_1Г ·a=1840·55·10^-3= 101 Нм.

В вертикальной плоскости (рис.21.3): R_1B(2B)=(F_a·d₂/2)/(2·a)+₍-₎F_r/2=…= =1745 (355) H, проверка ΣF_B=R_1B-F_r-R_2B=1745-1390-355= 0;

M_3B1=R_1B·a=1745·55·10^-3 = 96 Нм, M_3B2=R_2B·a=355·55·10^-3=19,5 Нм.

В плоскости случайного направления (рис.21.4): R_1M=F_M·c/(2a)= =2770·95/(2·55)=2392 H, R_2M=F_M·(c+2·a)/(2·a)=2770·(95+2·55)/(2·55)= 5162 H, проверка ΣF=R₁-R₂+F_M = 2392-5162+2770 = 0;

M _2м=F_M·c = 2770·95·10^-3 = 263 Нм , M _3м = M_2М/2= 131,5 Нм.

Эпюру крутящих моментов см. на рис.21.5, где T_B=416 Нм.

Определяем наибольшие нагрузки в характерных сечениях.

В сеч. 1, d=40мм: T=0=M₁, R₁=R_1M+(R²_1Г+R²_1B)^0.5=2392+(1840²+1745²)^0.5=4928 H.

В сеч. 2, d=40мм: T= 416Нм, M₂=M_2M= 263Нм,

R₂=R_{2 M} +(R²_2Г+R²_2B)^0.5=5162+(1840²+335²) ^0.5= 7036 Н.

В сеч. 3, d=42мм:

- со стороны опоры 1: T=0, M₃₁=M_3M+(M²_3Г+M²_3B1)^0.5=

=131,5+ (101²+ 96²) ^0.5 = 271Нм;

- со стороны опоры 2: T=416Нм, M₃₂=M_3M+(M²_3Г+M²_3B2)^0.5=131,5+(101²+19,5²)^0.5= 234Нм.

В сеч. 4, d=36мм: T=416 Нм, M = 0.

Сопоставляя нагрузки и размеры сечений, заключаем; что опасным является сечение №2.