8.Расчет шпоночных соединений.

Все шпонки редуктора проверяем на смятие по условию прочности.

Напряжение смятия и условия прочности:

σсм = ≤ [ σ ]см,

где

[ σ ]см = 100…120 Н/мм – допускаемое напряжение смятия при

стальной ступице

Принимаем шпонки призматические по СТ СЭВ 189-75

Материал шпонок – сталь 45 нормализованная.

Ведущий вал

Шпонка – на выходном конце вала.

dв = 32мм

b x h = 10 х8 мм

t1 = 5,0 мм

l = 70 мм – длина шпонки,

Т₂ = 46,79 Н· м = 46,79Н·мм

σсм = < [ σ ]см

Ведомый вал

Шпонка – на валу при посадке зубчатого колеса

dв = 70мм

b x h = 20 х 12 мм

t1 = 7,5 мм

l = 110 мм – длина шпонки,

Т = 340,19 Н· м = 340,19Н·мм

σсм = < [ σ ]см

Шпонка – на выходном конце вала.

d_к = 56 мм;

b х h = 16 х 10 мм;

t1 = 6,0 мм;

длина шпонки l = 100 мм;

момент на валу T3 = 340,19 10 Нмм.

см = = 36 Н/мм [ ]

Условие σсм < [ σ ]см выполнено.

9.Проверка запаса прочности и выносливости валов

Уточненный расчет состоит в определении коэффициентов запаса прочности s для опасных сечений и сравнение их с требуемыми ( допускаемыми ) значениями [s ]. Прочность соблюдена при s > [ s ].

Принимаем, что нормальные напряжения от изгиба изменяются по сим- матричному циклу, а касательные от кручения – по отнулевому( пульсирующему ).

Производим расчет для предположительно опасных сечений вала.

Материал – сталь 40Х, нормализованная, σ_в = 980 Н/мм²

Пределы выносливости σ_-1 = 0,43σ_в = 0,43·980 = 421Н/мм;

τ-1 = 0, 58σ-1 = 0,58·421 = 244 Н/мм

Рассматриваем сечение вала при соединении вала редуктора с валом электродвигателя

Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.

Момент сопротивления кручению (при dв = 32 мм b = 10мм t1 = 5,0 мм)

Wк нетто = =

Момент сопротивления изгибу

_W нетто = =

Крутящий момент М_кр. = 46,79 Н ·м = 46,79 ·10³ Н·мм

Изгибающий момент в горизонтальной плоскости

М^/ = 102,2 ·10³ Н·мм

Изгибающий момент в вертикальной плоскости

М^// = 105,7·10³ Н·мм

Суммарный изгибающий момент

М = = 147·10³ Н·мм

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

τ_υ = τ_m = = 4,0 Н/мм²

Амплитуда нормальных напряжений

σ_υ = = 55,5 Н/мм²

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

s_σ = ,

где k_σ = 1,7 – коэффициент концентрации напряжений;

k_d = 0,77 –масштабный фактор;

s_σ = = 3,4

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

s = ,

где k = 2,0 – коэффициент концентрации напряжений;

k_d = 0,77 –масштабный фактор;

 = 0,1

s = = 22,6

Результирующий коэффициент запаса прочности для рассматриваемого сечения

S = > [ s ] = 1,3 – 1,5

Рассмотрим сечение посадки зубчатого колеса на вал.

Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки.

Крутящий момент М_кр. = 340,19 Н ·м = 340,19 ·10³ Н·мм

Изгибающий момент в горизонтальной плоскости

М^/ = 111,62 ·10³ Н·мм

Изгибающий момент в вертикальной плоскости

М^// = 66,3·10³ Н·мм

Суммарный изгибающий момент

М = = 130·10³ Н·мм

Момент сопротивления кручению (при dв = 70 мм , b = 20мм, t1 = 7,5 мм)

Wк нетто = =

Момент сопротивления изгибу

W нетто = =

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

τ_υ = τ_m = = 2,7 Н/мм²

Амплитуда нормальных напряжений

σ_υ = = 5,0 Н/мм²

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

s_σ = ,

где k_σ = 1,7 – коэффициент концентрации напряжений;

_σ = 0,76 –масштабный фактор;

s_σ = = 37,6

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

s = ,

где k = 2,0 – коэффициент концентрации напряжений;

 = 0,67 –масштабный фактор;

 = 0,1

s = = 29,3

Результирующий коэффициент запаса прочности для рассматриваемого сечения

S = > [ s ] = 1,6 – 2,1