Расчёт шпоночных соединений.

 

1) Соединение вала с зубчатым колесом.

Вращающий момент передается призматической шпонкой с закругленными торцами. Для выбираем призматическую шпонку шириной , высотой , длиной , с глубиной паза вала , с глубиной паза зубчатого колеса .

Рабочая длина шпонки:

.

Номинальное давление на поверхности контакта боковой грани шпонки с пазом ступицы по формуле:

 

Допускаемые давления в неподвижном соединении со стандартной шпонкой при переходной посадке стальной ступицы на стальной вал из табл.2.1 [3, c.6]

 

Условие износостойкости шпоночного соединения

выполняется.

 

Условие прочности на смятие шпоночного соединения

выполняется.

 

2) Соединение вала с полумуфтой.

Вращающий момент передается призматической шпонкой с одним плоским и другим закругленным торцами. Для выбираем призматическую шпонку шириной , высотой , длиной , с глубиной паза вала , с глубиной паза полумуфты .

Рабочая длина шпонки:

.

Номинальное давление на поверхности контакта боковой грани шпонки с пазом ступицы по формуле:

 

Допускаемые давления в неподвижном соединении со стандартной шпонкой при переходной посадке стальной ступицы на стальной вал из табл.2.1 [3, c.6]

 

Условие износостойкости шпоночного соединения

выполняется.

 

Условие прочности на смятие шпоночного соединения

выполняется.

 

Быстроходный вал.

 

 

Материал вала.

Для конструирования вала выбираем сталь 40Х: , , , .

 

 

Расчёт вала на прочность.

 

1) Реакции опор.

 

Реакции опор в горизонталной плоскости:

Проверка:

 

 

 

Рис.3. Эскиз, расчётная схема и эпюры изгибающих и крутящего моментов быстроходного вала

 

 

Реакции опор в вертикальной плоскости:

Проверка:

 

2) Эпюры изгибающих моментов.

Изгибающие моменты в вертикальной плоскости:

Если

Если

Если

Если

 

Изгибающие моменты в горизонтальной плоскости:

Если

Если

Если

Если

Если

Если

 

Крутящий момент в сечении вала равняется сумме внешних крутящих моментов. Крутящий момент равен:

Суммарные изгибающие моменты.

 

3)Опасные сечения вала.

 

На эскизе вала намечаем предположительно опасные сечения и сопоставляем их между собой, используя эпюры моментов. (4 опасных сечения).

 

В сечении 1:

В сечении 2:

В сечении 3:

В сечении 4:

 

4) Эквивалентные напряжения в сечениях вала.

 

Сечение 1: участок вала , ослабленный шпоночным пазом: ;

Сечение 2: участок вала , ослаблен канавкой глубиной

Сечение 3: участок вала , ослаблен канавкой глубиной

Сечение 4: участок вала с шестерней. Примем его за целый вал с

 

5) Номинальные значения изгиба и кручения в сечениях вала.

 

6) Определяем эквивалентные напряжения в сечениях вала:

 

5.3.2. Расчёт вала на сопротивление пластическим деформациям.

 

Сечение 1: Напряжение в опасном сечении вала при кратковременной нагрузке по формуле

 

Коэффициент запаса по пределу текучести материала вала по формуле , допускаемое значение коэффициента запаса по пределу текучести определяем по пределу пластичности материала вала, применяя линейную интерполяцию:

Условие прочности вала по сопротивлению пластическим деформациям выполняется: