10.Проверка прочности шпоночных соединений
Шпонки призматические со скруглёнными торцами. Материал шпонок - сталь Ст 45 нормализованная. Размеры сечений шпонок, пазов и длины шпонок – по ГОСТ 23360-78 табл.8.9 [1,с.169].
Напряжения смятия и условие прочности по формуле
Допускаемые
напряжения смятия при стальной ступице
[σсм] = 100
120
(МПа).
Ведущий вал:
Сечение А - А
dв1=21
(мм),
(мм);
t1=3,5 (мм);
момент
на ведущем валу
.
Сечение В - В
dк1=18
(мм),
(мм);
t1=3,5 (мм);
момент на ведущем валу
.
Ведомый вал:
Сечение Д - Д
Шпонка под колесом
dк2=35
(мм),
(мм);
t1=5 (мм);
момент
на ведомом валу
.
Шпонка под колесом
dв2=24
(мм),
(мм);
t1=4 (мм);
момент на ведомом валу
.
11.Уточненный расчет валов
Примем, что нормальные напряжения от изгиба изменяются по симметричному циклу, а касательные от кручения – по отнулевому (пульсирующему).
Уточнённый
расчёт состоит в определении коэффициентов
запаса прочности s для опасных сечений
и сравнении их с требуемыми (допускаемыми)
значениями [s]. Прочность соблюдена при
s
[s]=2,5[1,c.162].
Материал
валов – сталь 45 нормализованная ;
=570
(МПа) табл. 3.3 [1,с.34]).
Пределы
выносливости
и
Ведущий вал:
Сечение А-А:
Это сечение при передаче вращающегося момента от электродвигателя через муфту рассчитываем на кручение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.
Полярный момент сопротивления
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:
где
табл.
8.5[1,с.165],
табл.
8.8[1,с.166]
коэффициент
=0,1
Сечение Б-Б:
В этом сечении действуют максимальные изгибающие моменты Мх и Му и крутящий момент Т1. Концентрация напряжений вызвана напрессовкой внутреннего кольца подшипника на вал.
Суммарный изгибающий момент
Момент сопротивления сечения
Амплитуда нормальных напряжений
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
где
табл.
8.7[1,с.166]
Полярный момент сопротивления
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
По
табл. 8.7 [1]
коэффициент
=0,1
Коэффициент запаса прочности
Сечение В-В:
Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки.
Суммарный изгибающий момент
Момент сопротивления сечения
Амплитуда нормальных напряжений
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
где
табл.
8.5[1,с.165],
табл.
8.8[1,с.166]
Полярный момент сопротивления
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:
где табл. 8.5[1,с.165], табл. 8.8[1,с.166]
коэффициент =0,1
Коэффициент запаса прочности
Ведомый вал:
Сечение Г-Г:
В этом сечении действуют максимальные изгибающие моменты Мх и Му и крутящий момент Т2. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки.
Суммарный изгибающий момент:
Момент сопротивления сечения:
Амплитуда нормальных напряжений:
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:
где
табл.
8.5[1,с.165],
табл.
8.8[1,с.166]
Полярный момент сопротивления
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:
где табл. 8.5[1,с.165], табл. 8.8[1,с.166]
коэффициент =0,1
Коэффициент запаса прочности:
Сведем результаты проверки в таблицу:
Сечение |
А-А |
Б-Б |
В-В |
Г-Г |
Коэффициент запаса S |
11,627 |
3,891 |
6,745 |
14,569 |
Во всех сечениях s [s]