Выбор шпоночных соединений

Шпоночное соединения с призматической шпонкой ГОСТ 23360 – 78 выбираем по таблице К42[3], их размеры зависят от диаметра вала на который они ставятся.

Шпонку на валу электродвигателя выбираем по табл. К10[3] и К42[3]:

табл.12.1

Поверочный расчет шпонок.

Шпонка призматическая со скругленными торцами. Материал шпонки – сталь 45 нормализованная. Напряжения смятия и условия прочности определяем по формуле [ст.170, 1]:

;

Где – окружная сила на колесе, Н;

А_см =(h – t₁)l_p – площадь смятия, мм;

Тогда получим: ;

Электродвигатель (под ведущий шкив):

При чугунной ступице [s]_см = 55-95 МПа.

Передаваемый момент Т = 10,72 Н×м.

МП;.

Проверяем: s_см < [s]_см

Быстроходный, вал (под ведомый шкив):

При чугунной ступице [s]_см = 55-95 МПа.

Передаваемый момент Т = 5,66 Н×м.

МПа;

Проверяем: s_см < [s]_см;

Тихоходный вал (под червячное колесо):

При стальной ступице [s]_см = 110-190 МПа.

Передаваемый момент Т = 112,068 Н×м.

МПа;

Проверяем: s_см < [s]_см;

Тихоходный, вал колеса (под муфту):

[s]_см = стальной ступице 110-190 МПа.

Передаваемый момент Т = 247,8 Н ×м.

МПа;

Проверяем: s_см < [s]_см;

13. Проверочный расчёт валов.

I Быстроходный вал:

а) шпоночное соединение:

1. Определяем напряжение в опасных сечениях вала:

;

где М – суммарный изгибающий момент;

W_нетто - осевой момент сопротивления сечения вала;

;

мм³;

Н/мм²;

2. Определяем амплитуду цикла:

;

где W_ρнетто = ;

W_ρнетто = мм³;

Н/мм²;

3. Определяем коэффициент нормальных касательных напряжений:

(К_σ)_D = ;

(К_τ) = ;

где К_σ, – коэффициенты концентрации напряжения, 1,6 по табл. 11.2[3];

К_τ – коэффициенты концентрации напряжения, 1,4 по табл. 11.2[3]

К_d – коэффициент влияние абсолютных размеров, 0,77 по табл. 11.3[3];

К_F– коэффициент влияние шероховатости, 1,05 по табл. 11.4[3];

К_у – коэффициент влияние поверхности упрочнения, 2,4 по табл. 11.5[3];

(К_σ)_D = ;

(К_τ) = ;

4. Определяем пределы выносливости на расчётном сечении вала:

; ;

где σ_-1 = 260Н/мм² табл. 3.2[3];

τ_-1 0,58 σ_-1=150,8 Н/мм²;

Н/мм²; Н/мм²;

5. Определим коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

; ;

; ;

6. Определяем общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении:

;

где [s] = 2,1;

;

б) вал червяка:

1. Определяем напряжение в опасных сечениях вала:

мм³;

Н/мм²;

2. Определяем амплитуду цикла:

W_ρнетто = мм³;

Н/мм²;

3. Определяем коэффициент нормальных касательных напряжений:

где К_σ, – коэффициенты концентрации напряжения, 2,15 по табл. 11.2[3];

К_τ – коэффициенты концентрации напряжения, 2,1 по табл. 11.2[3];

К_d – коэффициент влияние абсолютных размеров, 0,77 по табл. 11.3[3];

К_F– коэффициент влияние шероховатости, 1,05 по табл.

11.4[3];

К_у – коэффициент влияние поверхности упрочнения, 2,4 по табл. 11.5[3];

(К_σ)_D = ;

(К_τ) = ;

4. Определяем пределы выносливости на расчётном сечении вала:

где σ_-1 = 260Н/мм² табл. 3.2[3];

τ_-1 0,58 σ_-1=150,8 Н/мм²;

; ;

5. Определим коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

Н/мм²; Н/мм²;

6. Определяем общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении:

;

;

II Тихоходный вал:

а) шпоночное соединение(под колесо):

1. Определяем напряжение в опасных сечениях вала:

мм³;

Н/мм²;

2. Определяем амплитуду цикла:

W_ρнетто = мм³;

Н/мм²;

3. Определяем коэффициент нормальных касательных напряжений:

где К_σ, – коэффициенты концентрации напряжения, 1,6 по табл. 11.2[3];

К_τ – коэффициенты концентрации напряжения, 1,4 по табл. 11.2[3]

К_d – коэффициент влияние абсолютных размеров, 0,70 по табл. 11.3[3];

К_F– коэффициент влияние шероховатости, 1,05 по табл. 11.4[3];

К_у – коэффициент влияние поверхности упрочнения, 1,6 по табл. 11.5[3];

(К_σ)_D = ;

(К_τ) = ;

4. Определяем пределы выносливости на расчётном сечении вала:

где σ_-1 = 260 Н/мм² табл. 3.2[3];

τ_-1 0,58 σ_-1=150,8 Н/мм²;

Н/мм²; Н/мм²;

5. Определим коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

; ;

6. Определяем общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении:

;

;

б) шпоночное соединение(под муфту):

2. Определяем напряжение в опасных сечениях вала:

мм³;

Н/мм²;

2. Определяем амплитуду цикла:

W_ρнетто = мм³;

Н/мм²;

3. Определяем коэффициент нормальных касательных напряжений:

где К_σ, – коэффициенты концентрации напряжения, 1.6 по табл. 11.2[3];

К_τ – коэффициенты концентрации напряжения, 1,4 по табл. 11.2[3]

К_d – коэффициент влияние абсолютных размеров, 0,70 по табл. 11.3[3];

К_F– коэффициент влияние шероховатости, 1,05 по табл. 11.4[1];

К_у – коэффициент влияние поверхности упрочнения, 1,6 по табл. 11.5[3];

(К_σ)_D = ;

(К_τ) = ;

4. Определяем пределы выносливости на расчётном сечении вала:

где σ_-1 = 260 Н/мм² табл. 3.2[3];

τ_-1 0,58 σ_-1=150,8 Н/мм²;

; ;

5. Определим коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

; ;

6. Определяем общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении:

;

;