Подбор шпонок и проверочный расчёт шпоночных соединений

 

Применяем шпонки призматические со скругленными торцами. Размеры сечений шпонок и пазов и длины шпонок по ГОСТ 23360-78 (табл. 8-9 [1]).

Материал шпонок - сталь 45 нормализованная. Напряжения смятия и условия прочности:

 

.

 

Допускаемые напряжения смятия при стальной ступице МПа, при чугунной МПа.

Шпонка 1

32 мм

8 х 7 мм

4 мм

длина шпонки 35 мм (при длине ступицы полумуфты МУВП 50 мм); момент на ведущем валу 32Н·м.

Напряжения смятия и условия прочности:

МПа

Шпонка 2

50 мм

14 х 9 мм

5,5 мм

длина шпонки 40 мм (при длине ступицы червячного колеса 53 мм); момент на ведомом валу 229Нм. Напряжение смятия и условии прочности:

МПа

Шпонка 3

38 мм

8 х 7 мм

4 мм

длина шпонки 45 мм (при длине ступицы червячного колеса 53 мм); момент на ведомом валу 229Нм. Напряжение смятия и условии прочности:

МПа

Проверочный расчёт на сопротивление усталости валаредуктора

 

Материал вала принимаем по табл. 3.16 [3] сталь 45. Диаметр заготовки неограничен; твердость не менее 200НВ. Пределы выносливости σ_-1=250МПа, τ_-1=150 МПа.

Проверяем ведомый вал редуктор в сечении под червячным колесом.

По построенным эпюрам (рис. 3) определяем суммарный изгибающий момент:

 

 Н м.

 

Крутящий момент в сечении вала равен Т₂=229Нм.

Осевой момент сопротивления сечения с учетом шпоночного паза (нетто):

 

W_ос = 0,1 d_к2³ -

 

Для вала диаметром d_к2=40 мм по табл. 8,9 ширина шпоночного паза b=14 мм, глубина паза t₁=5,5 мм.

 

W_ос = 0,1 d_к2³ - =0,1 40³- =6482 мм³

 

Полярный момент сопротивления сечения с учетом шпоночного паза(нетто):

 

 

0,2 40³- =12964 мм³.

 

Амплитуда нормальных напряжений изгиба, изменяющихся по симметричному циклу:

 

МПа;

 

Амплитуда касательных напряжений, изменяющихся по нулевому циклу:

 

МПа.

 

Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки и установка колеса навалу с натягом. При наличии на валу двух концентратов напряжений находим коэффициенты снижения пределов выносливости для каждого концентрата в отдельности и за расчетные принимаем те коэффициенты, которые имеют большее значение:

 

;

,

 

Для шпоночного паза находим значения эффективных коэффициентов концентрации напряжений по табл. 11.2.

Для стали при σ_в = 560 МПа по табл. 11.2 находим линейной интерполяцией

К_σ= 1,69, К _τ = 1,49

Коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения по (табл. 11.3 [2]) =0,83 при d_к2=45 мм

Коэффициент влияния шероховатости поверхности по табл. 11.5 [2] =1,065

,

.

От установки колеса на вал с натягом коэффициенты снижения пределов выносливости в местах напрессовки колеса на вал находим по отношениям (табл. 11.2 [2]):

 

; ,

 

тогда

,

В расчетах принимаем

 и

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

 

 

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

 

 

 

Результирующий коэффициент запаса прочности

 

.

 

Прочность вала обеспечивается.