Проверка прочности шпоночных соединений.

Шпонки призматичные со скругленными торцами. Размеры сечений шпонок и пазов оп ГОСТ 23360-78 (табл. 6.32/1/). Материал шпонок –сталь 45, ТО-нормализовонная.

Напряжение смятия и условие прочности:

=(2 )/(d

Допустимые нормальные напряжения смятия при стальной ступице =100…200МПа, при чугунной =50…70МПа.

Ведущий вал: d=20 мм, b=6 мм, h=6 мм, =3,5 мм

Длинна шпонки (при длинне ступицы шкива ; момен на ведущем валу )

=(2 1000)/(20 (6-3,5) (28-6))=66,927 МПа

Материал шкива – чугун Ч20

Ведомый вал

Из двух шпонок-под зубчатым колесом и под полумуфтой- более нагружена вторая (меньше диаметр вала и поэтому меньше размеры поперечного сечения шпонки). Проверяем шпонку под муфтой d= =32 мм, b=10 мм, h=8 мм, =5 мм. Длинна шпонки (при длинне ступицы полумуфты МУВП ; момен на ведущем валу ).

=(2 1000)/(32 (8-5) (70-10))=37,9 МПа

Материал полумуфты МУВП – чугун Ч20.

Условие прочности шпоночных соединений выполнено.

 

 

11. Уточнённый расчёт валов.

Уточненный расчет состоит в определении коэффициентов запаса прочности S для опасных сечений и сравнении их с требуемыми (допускаемыми) значениями [ S ]. Прочность соблюдена при S ≥ [ S ] ≥ 2.5

Материал вала – сталь 45, нормализация,

Предел прочности: σ_в=570 МПа.

Коэффициент запаса прочности вычисляется по формуле:

S =

где: – коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

– коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

Сечение А-А. Диаметр вала в этом сечении d_к= d = 48 мм. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки

S_σ=

где: - предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба

- эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений

- масштабный фактор для нормальных напряжений

- коэффициент учитывающий шероховатость поверхности

- амплитуда цикла нормальных напряжений изгиба

– среднее напряжение цикла нормальных напряжений

σ_-1 = 0.43 ·σ_в = 0.43 ·570= 245.1 МПа

из табл. 6.34./1/ K_σ = 1.6

из табл. 6.36./1/ методом интерполяции = 0.835 при d_к = 48 мм.

= 0.97…0.90 стр. 480/1/ при = 0.32…2.5 мкм.

принимаем: = 0.97.

σ_υ=

=

М_х = 8385 Н мм

М_у = 23034 Н мм

 

М = =24512,72 Н мм

 

W _нетто =

= ³

из табл. 6.32./1/

b = 14 мм, t₁ = 5,5 мм.

σ_υ=

σ_m= 0 - осевой нагрузки нет

ψ_σ= 0.2 (стр. 480 [1])

S_σ= = = 20,797

S_τ=

где: - предел выносливости стали при симметричном цикле касательных напряжений

- эффективный коэффициент концентрации касательных напряжений

- масштабный фактор для касательных напряжений

- коэффициент учитывающий шероховатость поверхности

- амплитуда цикла касательных напряжений кручению

– среднее напряжение цикла касательных напряжений

= 0.58 · =0.58 ·245.1 = 142.158 МПа

из табл. 6.34./1/ = 1.5

из табл. 6.36./1/ = 0.715 при d_к= 48 мм.

= 0.97…0.90 при = 0.32…2.5 мкм.

принимаем: = 0.97.

τ_v=τ_m=

= = ³

τ_v= τ_m= = =2,695 МПа

ψ_τ=0.1

тогда получим:

S_τ= = 23,35

S= 15,53 15,53 > 2.5 (условие выполняется)

Сечение Б-Б. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки. Диаметр вала в этом сечении d_В= 32 Т₃=109,19 Н · м

S_τ=

из табл. 6.36./1/ = 0.75, по методу интерполяции

из табл. 6.32./1/ b = 10мм, t₁ = 5.0 мм

= = ³

= 9,31

ψ_τ=0.1

Подставим значения:

S_τ= = = 7,06

S = 7,06 > [ S ] = 2.5

Прочность валов в сечениях со шпоночными канавками выполнена.