8 Проверка прочности шпоночных соединений

Рисунок 8.1

Выбираем шпонки:

элемент	Диаметр вала d, мм	Момент Т, Н∙м	Сечение шпонки		Глубина паза		Длина l, мм
			b, мм	h, мм	вала t1, мм	ступицы t2, мм
Шкив2	45,9	310	12	8	5	3,3	70
Колесо 4	85	1786	22	14	9	5,4	70
Колесо 6	82	4202	22	14	9	5,4	140
Муфта	73,5	4202	20	12	7,5	4,9	120

Расчет проводим по напряжениям смятия:

, Н/мм² [6]

где - вращающий момент, Н мм;- диаметр вала, мм;- глубина врезания шпонки в паз вала, мм;- высота шпонки, мм;- длина шпонки, мм;- ширина шпонки, мм.

Размеры ,,принимаем по табл.24.29 /3/.

Длину шпонки принимаем на 8-10 мм меньше длины вала под ступицей.

Проверяем шпонку, передающую крутящий момент от шкива 2 на быстроходный вал 2-3:

Проверяем шпонку, передающую крутящий момент от колеса 4 на промежуточный вал 4-5:

Проверяем шпонку, передающую крутящий момент от колеса 6 на тихоходный вал 6:

Проверяем шпонку, передающую крутящий момент от тихоходного вала 6 на муфту:

принимаем две шпонки,

9 Уточненый расчет валов

Выполняем уточненный расчет промежуточного (4-5). Проверяем прочность вала в опасных сечениях на сопротивление усталости.

На валу 4-5 имеется два опасных сечения: 1) сечение под колесом 4, ослабленное шпоночным пазом; 2) сечение по шестерне 5, ослабленное зубчатым венцом.

Материал вала: Сталь 45 МПа,МПа,МПа,МПа,МПа.

9.1 Сечение 1) сечение под колесом 4, ослабленное шпоночным пазом

- коэффициент запаса прочности/3 /,

где и- коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям.

Напряжения в опасных сечениях вычисляем по формулам:

; ,

где и- моменты сопротивления сечения вала при расчете на изгиб и кручение, мм³; - площадь поперечного сечения, мм².

мм³;

мм³;

мм².

- результирующий изгибающий момент, Нм;

- крутящий момент .

Нм;

Н/мм²;

Н/мм²;

Пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении:

; ,

где и- пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения (табл.10.2 /3.стр.185/);

и - коэффициенты снижения предела выносливости.

; ,

где и- эффективные коэффициенты концентрации напряжений (табл. 10.11 /3.стр.192/);

и - коэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения (табл. 10.7 /3.стр.191/);

и - коэффициенты влияния качества поверхности (табл.10.8 /3.стр.191/);

- коэффициент влияния поверхностного упрочнения (табл.10.9 /3.стр.191/)

;

;

Н/мм²;

Н/мм²;

;

;

где - коэффициент чувствительности к асимметрии цикла напряжений в рассматриваемом сечении;

- коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений (табл. 10.2 /3.стр.185/);

- среднее напряжение цикла.

. Вал пригоден к эксплуатации.

9.2 Сечение 2) сечение по шестерне 5, ослабленное зубчатым венцом.

- коэффициент запаса прочности,

где и- коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям.

Напряжения в опасных сечениях вычисляем по формулам:

; ,

где и- моменты сопротивления сечения вала при расчете на изгиб и кручение, мм³;

- площадь поперечного сечения, мм².

,

где - коэффициент, выбирается в зависимости от смещения х и количества зубьевz, принимаем =1- диаметр центрального отверстия,=0.мм³;

мм³;

,

где - коэффициент, выбирается в зависимости от смещения х и количества зубьевz, принимаем =0,98.

мм².

- результирующий изгибающий момент, Нм;

- крутящий момент .

Нм;

Н/мм²;

Н/мм²;

Пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении:

; ,

где и- пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения (табл.10.2 /3.стр.185/);

и - коэффициенты снижения предела выносливости.

; ,

где и- отношение концентрации напряжений (табл. 10.13 /3.стр.192/);

и - коэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения (табл. 10.7 /3.стр.191/);

и - коэффициенты влияния качества поверхности (табл.10.8 /3.стр.191/);

- коэффициент влияния поверхностного упрочнения (табл.10.9 /3.стр.191/)

;

;

Н/мм²;

Н/мм²;

;

;

где - коэффициент чувствительности к асимметрии цикла напряжений в рассматриваемом сечении;

- коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений (табл. 10.2 /3.стр.185/);

- среднее напряжение цикла.

=2. Вал пригоден к эксплуатации.