XI. Проверка прочности шпоночных соединений

Шпонки призматические со скругленными торцами. Размеры сечений шпонок и пазов и длины шпонок - по ГОСТ 23360- 78 (см. табл. 8.9). Материал шпонок - сталь 40Л нормализованная.

Напряжения смятия и условие прочности по формуле:

Допускаемые напряжения смятия при стальной ступице [σ_см] = 100-120МПа, при чугунной [σ_см] = 50-80 МПа.

Ведущий в а л: d= 18мм; b*h = 6*6 мм; t₁ =3,5 мм; длина шпонки l= 25 мм; момент на ведущем валу T₁ = 23,5*10³ Н*мм;

Ведомый вал.

Проверяем шпонку под колесом: d =40 мм; b*h = 12*8 мм; t₁ = 5 мм; длина шпонки l = 32 мм ; момент T₂=90,3*10³ Н*мм;

Условие σ_см≤[ σ_см] выполнено.

Проверяем шпонку под муфтой: d =26 мм; b*h =8*7мм; t₁ =4 мм; длина шпонки l =32 мм ; момент T₂=90,3*10³ Н*мм;

XII. Уточненный расчет валов.

Примем, что нормальные напряжения от изгиба изменяются по симметричному циклу, а касательные от кручения - по отнулевому (пульсирующему). Уточненный расчет состоит в определении коэффициентов запаса прочности s для опасных сечений и сравнении их с требуемыми (допускаемыми) значениями [s]. Прочность соблюдена при s > [s]. Будем производить расчет для предположительно опасных сечений каждого из валов. Ведущий вал: материал вала тот же, что и для шестерни (шестерня выполнена заодно с валом), т. е. сталь 45, термическая обра­ботка – улучшение. По табл. 3.3 при диаметре заготовки до 90 мм (в нашем случае d_а1 =43 мм) среднее значение σ_в = 780 МПа. Предел выносливости при симметричном цикле изгиба:

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений:

Сечение А —А. Это сечение при передаче вращающего мо­мента от электродвигателя через поликлиноременную передачу рассчитываем на кру­чение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоноч­ной канавки. Коэффициент запаса прочности:

где амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

При d=24мм; b=6мм; t₁=3,5мм по табл. 8.5:

Принимаем к_τ=1.68; ε_τ=0.76; ψ_τ=0.1:

ГОСТ 16162-78 указывает на то, чтобы конструкция ре­дукторов предусматривала возможность восприятия радиаль­ной консольной нагрузки, приложенной в. середине посадочной части вала. Величина этой нагрузки для одноступенчатых зубчатых редукторов на быстроходном валу должна быть2,5√Т_Б при 25∙10³ Н∙мм<Т_Б<250∙10³ Н∙мм.

Приняв у ведущего вала длину посадочной части под шкив, при длине шкива l=41 мм, получим изгибающий момент в сечение А-А от консольной нагрузки:

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряже­ниям:

Результирующий коэффициент запаса прочности:

условие выполнено.

Ведомый вал:

Материал вала - сталь 45 улучшена; σ_в = 570 МПа (см. табл. 3.3).

Пределы выносливости

σ_-1= 0,43*570 =246 МПа,

τ_-1 =0,58* σ_-1= 142 МПа.

Сечение А-А. Диаметр вала в этом сечении 40 мм.

Концентрации напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки (см, табл. 8.5): к_𝜎= 1,58 и к_𝜏 = 1,48; масштабные факторы εσ=0,82; ε_τ = 0,7 (см. табл. 8.8); коэффициенты ψ_σ= 0,15, ψ_τ= 0,1.

Крутящий момент Т₂ = 90,3∙10³ Н∙мм. Изгибающий момент в горизонтальной плоскости:

Изгибающий момент в вертикальной плоскости:

Суммарный изгибающий момент:

Момент сопротивления кручению (d=40мм; b=12мм; t₁=5 мм):

Момент сопротивления изгибу (см. табл. 8,5):

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

Амплитуда нормальных напряжений изгиба:

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряже­ниям:

Коэффициент запаса прочности по касательным напряже­ниям:

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения А-А:

Сечение К-К. Концентрация напряжений обусловлена посадкой подшипника с гарантированным натягом (см. табл. 8.7);

k_σ/ε_σ=1.58/0.58=2.7; k_τ/ε_τ=1.48/0.7=2.1; ψ_σ=0.15; ψ_τ=0.1.

Изгибающий момент:

Осевой момент сопротивления:

Амплитуда нормальных напряжений:

Полярный момент сопротивления:

Амплитуда и среднее значение цикла касательных напряжений:

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

Коэффициент запаса прочности по касательным напряже­ниям:

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения К-К:

XIII. Вычерчивание редуктора.

Редуктор вычерчивают в двух проекциях (рис. 12.11) на листе формата А1 (594 х 841 мм) в масштабе 1:1с основной надписью и спецификацией (см. с 319-321).