Підбір шпонок і перевірка шпонкових з’єднань

6. Підбір шпонок і перевірка шпонкових з’єднань

Для редуктора підбираємо шпонки призматичні із заокругленими торцями. Матеріал шпонок – сталь 45 нормалізована.

Напруження зминання і умова міцності:

; (6.1)

Допустимі напруження зминання при стальній маточина  МПа, при чавунній  МПа.

Ведучий вал: мм, мм, , довжина шпонки мм (при довжині маточини півмуфти МУВП 80мм, див табл. 11.5 [1]); момент на ведучому валу Н·мм;

МПа.

(матеріал півмуфт МУВП чавун марки СЧ 20).

Проміжний вал: з двох шпонок – під конічним зубчастим колесом і циліндричною шестернею – більш навантажена перша (менша довжина маточини, а отже і шпонки) мм, , , довжина шпонки мм при довжині маточини зірочки 44 мм.; момент Н·мм;

 МПа .

Вихідний вал: : з двох шпонок – під зубчастим колесом і зірочкою – більш навантажена друга, мм, , довжина шпонки мм; момент Н·мм;

 МПа

(зірочки виготовляють із термооброблених вуглецевих або легованих сталей).

7. Уточнений розрахунок валів

 

Приймаємо, що нормальні напруження від згину міняються по симетричному циклу, а дотичні від кручення – по нульовому(пульлсуючому).

Уточнений розрахунок полягає у визначенні коефіцієнтів запасу міцності для небезпечних перерізів і порівняння їх з потрібними (допустимими) значеннями .

Міцність дотримується при .

Ведучий вал.

Матеріал вала той же, що і для шестерні (шестерня виповнена як одне ціле з валом), тобто сталь 45, термічна обробка – покращення.

По табл. 3.3. при діаметрі заготовки до 120 мм (в нашому випадку мм) середнє значення МПа.

Межа витривалості при симетричному циклі згину

МПа. (7.1)

Межа витривалості при симетричному циклі дотичних напружень

МПа (7.2)

Переріз А-А. Цей переріз при передачі крутного моменту від електродвигуна через муфту розраховуємо на кручення. Концентрацію напружень викликає наявність шпонкової канавки.

Коефіцієнт запасу міцності

, (7.3)

де амплітуда і середнє напруження від нульового циклу

, (7.4)

При мм; мм, мм по табл. 8.5 [1]:

 мм³. (7.5)

 МПа.

Приймаємо  (див. табл. 8.5 [1]), (див. табл. 8.8 [1]) і .

.

Такий великий коефіцієнт запасу міцності пояснюється тим, що діаметр валу був збільшений при конструюванні для з’єднання його муфтою з валом електродвигуна.

По тій же причині перевіряти міцність в інших перерізах нема необхідності.

Рис. 7.1. Вал ведучий (І)

 

Проміжний вал.

Матеріал валу – сталь 45 нормалізована; МПа

Межі витривалості

МПа,  МПа.

Переріз А-А.

Діаметр валу в цьому перерізі 38 мм.

Концентрація напружень зумовлена наявністю шпоночної канавки (див. табл. 8.5 [1]):  і ; масштабні фактори ; .

Коефіцієнти   (див. ст.163 і 166 [1]).

Крутний момент  Н·мм.

Момент опору крученню (мм, мм, мм)

 мм³.

Момент опору згину (див. табл.8.5 [1]):

мм³.

Рис. 7.2. Вал проміжний (ІІ)

Амплітуда і середнє напруження циклу дотичних напружень:

 МПа.

Амплітуда нормальних напружень згину:

 МПа.

Коефіцієнт запасу міцності по нормальним напруженням:

10,2,

Результуючий коефіцієнт запасу міцності для перерізу А-А:

.

Переріз Б-Б.

Оскільки діаметр валу і розміри шпонкової канавки для цього перерізу такі ж, як і для А-А, то результуючий коефіцієнт міцності в пих приблизно рівний.

Переріз В-В.

Концентрація напружень зумовлена посадкою підшипника з гарантованим натягом (див. табл.8.7);  і ; приймаємо  і .

Осьовий момент опору:

Н·мм

Амплітуда нормальних напружень:

МПа; .

Полярний момент опору:

 мм³.

Амплітуда і середнє напруження циклу дотичних напружень:

МПа.

Коефіцієнт запасу міцності по нормальним напруженням:

.

Коефіцієнт запасу міцності по дотичним напруженням:

.

Результуючий коефіцієнт запасу міцності для перерізу В-В:

.

 Аналогічно проводимо розрахунок для перерізу Г-Г, а також для перерізів А-А, Б-Б і В-В вихідного валу(ІІІ) редуктора. Результати заносимо до таблиці 7.1.

Вал	Переріз
	А-А	Б-Б	В-В	Г-Г
Ведучий (І)	10,3	-	-	-
Проміжний (ІІ)	10,9	10,9	2,1	3,3
Вихідний (ІІІ)	3,5	6,1	4,2	3,2

Таблиця 7.1. Коефіцієнти запасу міцності вперерізах валів.

Рис.7.3.Вал вихідний (ІІІ)