Расчет шпоночных соединений.

Быстроходный вал.

Поскольку быстроходный вал – это вал шестерни, на нем имеет место только одно шпоночное соединение на хвостовике вала с диаметром =25 мм.

Размеры шпоночного соединения:

       Ширина шпонки: b= 8 мм;

       Высота шпонки: h=7 мм;

       Глубина паза на валу: =4 мм;

       Глубина паза на ступице полумуфты: =3,3 мм;

       Длина шпонки:

l= - (10…15) мм=40-(10…15)=25…30 мм; l=28 мм

       Рабочая длина шпонки:

=l-b=28-8=20 мм;

Расчет напряжений смятия. 

=  ≤ [ ,

Где -крутящий момент на валу шестерни; =65,58 Нм;

[ ]- допускаемое напряжение материала шпонки при деформации смятия, [ ]=120 МПа (вал реверсивный)

= =79,5 МПа<[ ] – условие прочности выполняется

Тихоходный вал.

Соединение на хвостовике с диаметром

=40 мм; b = 12 мм; h =8 мм; =5 мм; = 3,3 мм;

l= -(10…15)мм=70-(10…15)=55…60 мм; l=60 мм

Соединение по ступице колеса с диаметром участка вала

=55 мм; = =50 мм;

b=12 мм; h=8 мм;     =5 мм;    =3,3 мм;

l= -(10…15)мм=80-(10…15)=65…70 мм; l=70 мм

1.6. Расчет валов
1.6.1. Расчёт усилий в зубчатом зацеплении.

= =  = =2498 Н

= = *tan20/cosβ =2498*tan20/cos11,19° =928 Н;

= = *tanβ=2498*tan11,19°=494 H;

Расчёт опорных реакций и напряжений в опасных сечениях быстроходного вала.

1.6.2.1. Вертикальная плоскость горизонтального редуктора.

 

 

 

– консольная сила в соединительной муфте;

=85* =85* =688 Н

=63,5 мм;

+ ≈1,5 =1,5×30=45 мм

  ∑ () = 0

   = =1,59 кН

  ∑ () = 0

   = 0,91 кН

  ∑  = 0

  =- +  -  + = 1,66-2,91+1,25=0 H

=  *l=78,105 Нм;

= *l=0 Нм

Горизонтальная плоскость.

 

 

∑ ()=0;     = = =0,29 кН

∑ ()=0;      = = =-2,27
∑ = + - + =0,89+0,23-2,27+1,15=0

= * =0,29*63,5=18,42 Нм.
=86,3 Нм

 

Расчет суммарных изгибающих моментов в экстремальных точках эпюр. Максимальные суммарные реакции в опорах, нормальные и касательные напряжения в экстремальных точках эпюр и выбор опасного сечения.

 

= =78,105 Нм;

= = =86,3 Hм;

= = = + =2477 Н;

=  = = = =18,2 МПа;

=  =  = = =5,96 МПа

=  =   > = =

Опасным является сечение вала на опоре А с диаметром =35 мм

Расчет коэффициента запаса прочности в опасном сечении быстроходного вала.

Опасным является сечение вала под подшипник опоры А с диаметром =35 мм

S= ≥[S];

Где  -коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям;

[S]-допустимый коэффициент запаса прочности; [S]=2,5;

=
Где  -предел выносливости материала вала при симметричном цикле нагружения вала, МПа;

- амплитуда цикла напряжения; = =18,2 МПа;

- среднее значение цикла напряжения, МПа;

- коэффициент концентрации напряжений;  

 - масштабный фактор;

- фактор поверхности;

- коэффициент чувствительности материала вала к ассиметрии цикла;

Поскольку быстроходный вал является валом шестерни, то его материал такой же, как у шестерни Сталь 45(У)

≈ =52,5 мм; =56,6 мм;

=890 МПа;

=0,43 =0,43×890=382,7 МПа;

=  = = =0,514

Концентратором напряжения является галтель ступенчатого перехода участка вала, контактирующего с уплотнением к участку для установки подшипников.

t=( - )/2=(35-30)/2=2,5 мм;

r=0,4( - )=2 мм;

t/r=2,5/2=1,25 мм;

r/  =2/30=0,067;

=2,0;

= = =0,85;

=1,11, (обтачивание тонкое)

=0,02(1+0,01 )=0,02(1+0,01*890)=0,198;

=382,7/(2/(0,85×1,11)*18,2+0,198*0,514)= =9,899;

= ;

Где  параметры расчётной формулы по физическому смыслу аналогичны параметрам ;

=0,58 =0,58*382,7=221,97 МПа;

При оценке   рассматривается отнулевой цикл.

= =  = = =3,82 МПа;

=1,625;

=  =0,74;

=1,11;

=0,5 =0,5*0,198=0,099;

= =48,19;

S= = =9,69>[S];

Расчет эквивалентной долговечности подшипниковых опор быстроходного и тихоходного вала