Подбор и проверочный расчет шпоночных соединений.
Для закрепления деталей (зубчатые колёса, шкивы, звёздочки, полумуфты) на валах для передачи вращающего момента от вала на данные детали служат шпоночные и шлицевые соединения.
Размеры шпонок и пазов стандартизированы в зависимости от диаметра вала по ГОС 23360-78. Длину шпонки конструктивно принимают на 5... 10 мм меньше длины ступицы устанавливаемой детали и округляют до стандартного значения.
Расчёт призматических шпонок выполняют по напряжениям смятия:
(87)
Где М - передаваемый вращающий момент; Н 
м;
d - диаметр вала, мм;
h - высота шпонки по ГОСТ, мм;
t1 - глубина паза на валу по ГОСТ, мм;
lр - рабочая длина шпонки, мм: lp = lшп– b
l - принимается по ГОСТ длина шпонки; b - ширина шпонки по ГОСТ;
[σсм] –допускаемоенапряжениясмятия, Н/мм2 ;
[σсм]=110...190 Н/мм2 - при спокойной нагрузке и стальной ступице;
[σсм]= 70... 100 Н/мм2 -при чугунной ступице.
12.1 Расчёт соединения на ведущем валу.
12.1.1 Для диаметра вала 
([1], таблица 5.1) принимаем размеры сечения шпонки 
, 
. Глубина паза 
.
12.1.2 Выбираем длину шпонки ([1], таблица 5.1, примечание) 
; 
Принимаем длину шпонки 
. Рабочая длина шпонки 
.
12.1.3 Допускаемое напряжение смятия 
(ступица стальная).
12.1.4 Расчётное напряжение смятия шпонки ([1], стр.98):
,
что удовлетворяет условию прочности.
|
|
|
12.1.5 Условное обозначение шпонки: 
.
12.2 Ведомый вал.
12.2.1 Для диаметра вала 
([1], таблица 5.1) принимаем размеры сечения шпонки 
, 
. Глубина паза 
.
12.2.2 Выбираем длину шпонки ([1], таблица 5.1, примечание) 
; 
Принимаем длину шпонки 
. Рабочая длина шпонки 
.
12.2.3 Допускаемое напряжение смятия 
(ступица стальная).
12.2.4 Расчётное напряжение смятия шпонки ([1], стр.98):
,
что удовлетворяет условию прочности.
12.2.5 Условное обозначение шпонки: 
12.3. Расчёт соединения на ведомом валу
12.3.1 Для диаметра вала 
([1], таблица 5.1) принимаем размеры сечения шпонки 
, 
. Глубина паза 
.
12.3.2 Выбираем длину шпонки ([1], таблица 5.1, примечание) 
Принимаем длину шпонки 
. Рабочая длина шпонки 
.
12.3.3 Допускаемое напряжение смятия 
(ступица стальная).
12.3.4 Расчётное напряжение смятия шпонки ([1], стр.98):
,
что удовлетворяет условию прочности.
11.3.5 Условное обозначение шпонки: 
.
Выбор посадок соединений редуктора
Для установки зубчатого колеса на вал применяют посадку Н7/р6 (или Н7/h7, или Н7/h6) при шероховатости поверхностей 
.
Посадка муфты на вал по Н7/n6 (или Н7/р6), при шероховатости .
Посадка шкива на вал по Н7/h6 (или Н7/р6) при шероховатости
|
|
|
Шейку вала под установку подшипников выполняют по k6 (или m6) с шероховатостью поверхности 
.
Шейку вала под установку манжетных уплотнений в сквозной крышке полируют до шероховатости 
.
Отверстие в корпусе редуктора под подшипники выполняют по Н7.
Неуказанные посадки и отклонения поверхностей деталей выполняем по Н14;h14;IT14/2 с шероховатостью Ra=12(10).
Уточнённый расчёт ведомого вала.
14.1 Материал вала. Принимаем сталь 45. Диаметр заготовки неограничен. Твёрдость не ниже 200 НВ, 
, 
, 
, 
.
14.2 Строим эпюру изгибающих моментов Мв в вертикальной плоскости:
; 
;
;
14.3 Строим эпюру изгибающих моментов Мг горизонтальной плоскости:
; 
;
;
14.4 Строим эпюру крутящих моментов Т. Передача вращающего момента происходит вдоль оси вала от середины ступицы колеса до середины ступицы звёздочки: 
.
14.5 В соответствии с размерами вала и эпюрами Мв, Мг и Т предположительно опасными сечениями вала, подлежащими проверке на сопротивление усталости, являются сечения Ι–Ι и ΙΙ–ΙΙ, в которых возникают наибольшие моменты и имеются концентраторы напряжений.
14.6 Коэффициент запаса прочности в сечении Ι–Ι.
14.6.1 Суммарный изгибающий момент:
. (90)
|
|
|
Крутящий момент в сечении 
.
14.6.2 Осевой момент сопротивления сечения с учётом шпоночного паза:
. (91)
Для вала диаметром 
по ([2], таблица 5.1) принимаем: 
–ширинашпоночногопаза; 
–глубинашпоночногопазавала.
14.6.3 Полярный момент сопротивления сечения с учётом шпоночного паза:
. (92)
14.6.4 Амплитуда нормальных напряжений при симметричном цикле:
. (93)
13.6.5 Амплитуда касательных напряжений при отнулевом цикле:
. (94)
14.6.6 Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночного паза и установкой колеса на валу с натягом. При наличии на валу двух концентраторов напряжений находят каждый из них и за расчётный принимают тот, который имеет большее значение ([2], §1.4). Ограничимся определением концентрации напряжений только от шпоночного паза.
Эффективный коэффициент концентрации напряжений для вала со шпоночным пазом, выполненным концевой фрезой ([2], таблица 1.2): 
; 
(коэффициенты рассчитаны линейной интерполяцией).
Коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения ([2], таблица 1.3): 
.
По [2], таблица 1.5 при 
коэффициент влияния шероховатости поверхности 
.
Коэффициент влияния поверхностного упрочнения 
–поверхностьваланеупрочняется.
|
|
|
14.6.7 Коэффициенты концентрации напряжений для вала в сечении Ι–Ι по формулам ([2], стр. 25):
; (95)
. (96)
14.6.8 Коэффициенты запаса прочности вала в сечении Ι–Ι по нормальным 
и касательным 
напряжениям по формуле ([2], стр. 26):
; 
.(96)
14.6.9 Расчётный коэффициент запаса прочности вала в сечении Ι–Ι:
. (97)
14.7 Коэффициент запаса прочности в сечении ΙΙ–ΙΙ.
14.7.1 Суммарный изгибающий момент:
.
Крутящий момент в сечении 
.
14.7.2. Осевой и полярный моменты сопротивления сечения:
;
.
14.7.3 Амплитуда нормальных напряжений при симметричном цикле:
.
14.7.4 Амплитуда касательных напряжений при отнулевом цикле:
.
14.7.5 Концентрация напряжений обусловлена посадкой на валу внутреннего кольца подшипника с натягом.
По [2], таблица 1.4: 
; 
(коэффициенты рассчитаны линейной интерполяцией).
По [2], таблица 1.4 при 
; .
14.7.6 Коэффициенты концентрации напряжений для вала в сечении ΙΙ–ΙΙ по формулам ([2], стр. 25): 
; 
.
14.7.7 Коэффициенты запаса прочности вала в сечении ΙΙ–ΙΙ по формуле ([2], стр. 26):
; 
.
14.7.8 Расчётный коэффициент запаса прочности вала в сечении ΙΙ–ΙΙ:
.
Прочность вала в сечениях Ι–Ι и ΙΙ–ΙΙ обеспечивается.
Эпюры
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 352; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!