11. Проверка прочности шпоночных соединений
Шпонки призматические со скругленными торцами. Размеры сечений шпонок и пазов и длины шпонок – по ГОСТ 23360 – 78.
Материал шпонок – сталь 45 нормализованная.
Напряжения смятия и условие прочности:
Допускаемые
напряжения смятия при стальной ступице
МПа,
при чугунной
МПа.
Ведущий вал:
d=18
мм;
мм;
мм;
длина шпонки l=32
мм (при длине ступицы полумуфты МУВП 80
мм); момент на ведущем валу
.
(материал полумуфт МУВП – чугун марки СЧ20).
Ведомый вал.
Из двух шпонок –
под зубчатым колесом и под звездочкой
– более нагружена вторая. Проверяем
шпонку под звездочкой: d=28
мм;
мм;
мм;
длина шпонки l=30
мм (при длине ступицы звездочки 40 мм);
момент
.
Условие
,
выполнено.
12. Уточненный расчет валов
Примем, что нормальные напряжения от изгиба изменяются по симметричному циклу, а касательные от кручению – по отнулевому.
Ведущий вал
Материал вала тот же, что и для шестерни (шестерня выполнена заодно с валом), т.е. сталь 40Х, термическая обработка – улучшение.
При диаметре
заготовки до 120 мм
МПа.
Предел выносливости при симметричном цикле изгиба
МПа
Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений
МПа
У ведущего вала
определять коэффициент запаса прочности
в нескольких сечениях нецелесообразно;
достаточно выбрать одно сечение с
наименьшим коэффициентом запаса, а
именно сечение в месте посадки подшипника,
ближайшего к шестерне. В этом опасном
сечении действуют максимальные изгибающие
моменты
и
и крутящий момент
.
Концентрация напряжений вызвана напрессовкой внутреннего кольца подшипника на вал.
Изгибающие моменты в двух взаимно перпендикулярных плоскостях
Суммарный изгибающий момент
Момент сопротивления сечения
Амплитуда нормальных напряжений
МПа
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
Полярный момент сопротивления
Амплитуда и среднее напряжения цикла касательных напряжений
МПа
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
;
коэффициент
;
Коэффициент запаса прочности
Для обеспечения
прочности коэффициент запаса должен
быть не меньше
.
Учитывая требования жесткости, рекомендуют
.
Полученное значение больше, чем необходимо
s=4.
Ведомый вал
Материал вала –
сталь 45 нормализованная;
МПа.
Пределы выносливости
У ведомого вала
следовало бы проверить прочность в
сечении под колесом
мм
и под подшипником
мм со стороны звездочки. Через оба эти
сечения передается вращающий момент
,
но в сечении под колесом действует
изгибающий момент
,
а под подшипником
.
больше
на 37%, а момент сопротивления
больше
пропорционально
,
т.е. на 49%. Поэтому заключаем, что из этих
двух сечений более опасно сечение под
подшипником. Для него и проведем расчет.
Изгибающий момент
.
Момент сопротивления сечения
Амплитуда
нормальных напряжений
МПа
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
где
Полярный момент сопротивления
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений
МПа
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
где
и
Коэффициент запаса прочности
