X.Проверка прочности шпоночных соединений

Шпонки призматические со круглыми торцами. Размеры сечений шпонок и пазов и длины шпонок – по ГОСТ 23360-78.

Материал шпонок – сталь 45нормированная.

Напряжения смятия и условие прочности по формуле

.

Допускаемое напряжение смятия при стальной ступице МПа, при чугунной МПа.

Ведущий вал: мм; мм; мм; длина шпонки мм (при длине ступице полумуфт МУВП 65мм); момент на ведущем валу Н мм;

 МПа

(материал полумуфт МУВП – чугун марки СЧ20).

Ведомый вал:

Из двух шпонок – под зубчатым колесом и под звездочкой – более нагружена вторая (меньше диаметр вала и поэтому меньше размеры поперечного сечения шпонки).

Проверяем шпонку под звездочкой: мм; мм; мм; длина шпонки мм (при длине ступицы 80 мм); момент Н мм;

 МПа

(обычно звездочки изготовляют из термообработанных углеродистых или легированных сталей).

XI.Уточненный расчет валов

Примем, что нормальные напряжения от изгиба изменяется по симметричному циклу, а касательные от кручения – по отнулевому (пульсирующему). Уточненный расчет состоит в определении коэффициентов запаса прочности для опасных сечений и сравнении их с требуемыми (допускаемыми) значениями. Прочность соблюдена при.

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.

При диаметре заготовки до 90 мм (в нашем случае мм) по таблице выбираем среднее значение МПа.

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба

 МПа.

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений

 МПа.

Сечение А-А. Это сечение при передачи вращающего момента от электродвигателя через муфту рассчитываем на кручение. Концентрации. Напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.

Коэффициент запаса прочности

,

Где амплитуда и среднее напряжение от нулевого цикла

.

При мм; мм; мм

 мм³;

 МПа.

Принимаем, и.

.

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 быть при Н мм Н мм.

Приняв у ведущего вала длину посадочной части под муфту равной длине полумуфты мм (муфта УВП для валов диаметром 28 мм), получим изгибающий момент в сечении А-А от консольной нагрузки Н м.

Момент сопротивления изгибу

 мм³.

Амплитуда нормальных напряжений изгиба

 МПа.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

;

Результирующий коэффициент запаса прочности

 

Получилось близким к коэффициенту запаса. Это незначительное расхождение свидетельствует о том, что консольные участки валов оказывают нагрузки, не вносит существенных изменений.

По той же причине проверять прочность в сечениях Б-Б и В-В нет необходимости.

Ведомый вал.

Материал вала – сталь 45, МПа.

Предел выносливости МПа и МПа.

Сечение А-А. Диаметр вала в этом сечении мм. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки: и; масштабные факторы;; коэффициенты и.

Крутящий момент Н мм.

Изгибающий момент в горизонтальной плоскости

 Н мм;

изгибающий момент в вертикальной плоскости

 Н мм;

суммарный изгибающий момент в сечении А-А

 Н мм.

Момент сопротивлению кручению (м; мм; мм)

 мм³.

Момент сопротивления изгибу

 мм³.

Амплитуда и среднее значение цикла касательных напряжений

 МПа.

Амплитуда нормальных напряжений изгиба

 МПа; среднее напряжение.

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 с гарантированным натягом; и; принимаем и.

Изгибающий момент

 Н мм.

Осевой момент сопротивления

 мм³.

Амплитуда нормальных напряжений

 МПа;.

Полярный момент сопротивления

 мм³.

Амплитуда и среднее значение цикла касательных напряжений

 МПа.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

.

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения К-К

.

Сечение Л-Л. Концентрация напряжений обусловлена переходом от мм к мм; при и коэффициенты концентрации напряжений и. Масштабные факторы;.

Внутренние силовые факторы те же, что и для сечения К-К.

Осевой момент сопротивления сечения

 мм³.

Амплитуда нормальных напряжений

 МПа.

Полярный момент сопротивления

 мм³.

Амплитуда и среднее значение цикла касательных напряжений

 МПа.

Коэффициенты запаса прочности

;

.

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения Л-Л

.

Сечение Б-Б. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки: и;;.

Изгибающий момент (мм)

 Н мм.

Момент сопротивления сечения нетто при мм и мм

 мм³.

Амплитуда нормальных напряжений изгиба

 МПа.

Момент сопротивления кручению сечения нетто

 мм³.

Амплитуда и среднее значение цикла касательных напряжений

 МПа.

Коэффициенты запаса прочности

;

.

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения Б-Б

.

Сведем результаты проверки в таблицу:

Сечения	А-А	К-К	Л-Л	Б-Б
Коэффициент запаса	14,3	5	8,9	8,6

Во всех сечениях.