Подбор шпонок для консольной части тихоходного вала

 

Для консольной части вала по таб. 8.9 [1, стр. 169] подбираем по диаметру вала d_В1 = 28 мм призматическую шпонку b ´ h = 8 ´ 7 мм. Длину шпонки принимаем из ряда стандартных длин так, чтобы она была меньше длины посадочного места вала l_М2 = 26 мм на 3…10 мм и находилась в границах предельных размеров длин шпонок.

Принимаем l = 20 мм – длина шпонки со скругленными торцами; t₁ = 4; момент на ведомом валу Т₁ = 116,4 * 103мм;

Допускаемые напряжения смятия определим в предположении посадки полумуфты изготовленной из стали, для которой [s_см] = 100…150 МПа. Вычисляем расчетное напряжение смятия:

Окончательно принимаем шпонку 8 ´ 7 ´ 20

Обозначение: Шпонка 8 ´ 7 ´ 20 ГОСТ 23360 – 78

Уточненный расчет валов.

 

Быстроходный вал

 

10.1. Так как быстроходный вал изготовляют вместе с шестерней, то его материал известен – сталь 45, термообработка – улучшение.

По таб. 3.3 [1, стр. 34] при диаметре заготовки до 90 мм (в нашем случае d_а1 = 37 мм) среднее значение s_в = 780 МПа   

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба:

s_-1» 0,43 · s_в          (10.1)

s_-1 = 0,43 · 780 = 335 МПа

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений:

t_-1» 0,58 · s_-1          (10.2)

t_-1 = 0,58 · 335 = 193 МПа

 

Сечение А – А.

 

Это сечение при передаче вращающего момента от электродвигателя через муфту рассчитываем на кручение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

           (10.3)

где амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла

            (10.4)

При d = 16 мм, b = 5 мм, t₁ = 3 мм по таб. 8.9 [1, стр. 169]

 

 

Принимаем: k_t = 1,68 по таб. 8.5 [1, стр. 165], e_t = 0,83 по таб. 8.8 [1, стр. 166], y_t = 0,1 см [1, стр. 164 и 166].

 

Сечение А – А.

 

Диаметр вала в этом сечении 20 мм. Концентрация напряжений обусловлена посадкой подшипника с гарантированным натягом: k_s/e_s = 3,0, k_t/e_t = 2,2 по таб. 8.7 [1, стр. 166]. Коэффициенты y_s = 0,2; y_t = 0,1 см.

Изгибающий момент М_И = 172,1 Н·м. Крутящий момент Т₁ = 75,3 Н·м.

Осевой момент сопротивления:

        (10.6)

мм³

Амплитуда нормальных напряжений:

         (10.7)

Полярный момент сопротивления:

W_P = 2 · W = 2 · 4,2 · 10³ = 8,4 · 10³ мм³

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

       (10.8)

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

              (10.9)

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

            (10.5)

Результирующий коэффициент запаса прочности на участке А – А:

             (10.10)

Прочность на данном участке обеспечена.

Так как на участке А – А действует наибольший изгибающий и крутящий моменты при диаметре 35 мм и прочность обеспечивается, то проверка прочности других участков с большим диаметром и меньшими действующими изгибающими моментами не требуется.

Тихоходный вал