Проверка призматических шпонок на смятие.

 

Выбранные шпонки проверяем из условия прочности на смятие

[стр. 94 Иванов]

(44)

где [σ_см] - допускаемое напряжение смятия при стальной ступице и спокойной

нагрузке

[σ_см] = 40 / 190 Н/мм² [Шейнблит]

При колебаниях нагрузки и умеренных толчках [σ_см] понижают на 20%, тогда

[σ_см] = 150 Н/мм²

L_p - рабочая длина шпонки, для шпонок с кругленными концами L_p =L-B

для шпонки с сечением 28х16+10 х150 для вала d = 110 мм.

Н/мм²

110 < 150 - условие прочности выполняется.

Подбор прессовой посадки, обеспечивающая соединение зубчатого колеса с валом.

 

Прессовая посадка обеспечивает хорошее базирование исключает ослабление вала шпоночным пазом.

Исходные данные для расчета:

М_кр = 6,32 кНм = 6320 Нм

Диаметр посадочной поверхности d = 110 мм

L = 170 мм

Диаметр ступицы шестерни d_ст = 1,55d = 170 мм

Диаметр отверстия охватываемой детали d₁ = 0, так как вал сплошной.

Материал шестерни 34ХН1М σ_т= 590 - 640 Н/мм²

Среднее контактное давление на посадочной поверхности

[Н/мм²]

где k - коэффициент запаса сцепления деталей.

Для валов с консольной нагрузкой принимаем k = 3

t_c - коэффициент трения при расчете сцепления

t_c= 0,08 для сталь - сталь [т. 10.13, стр. 182, Шейнблит]

Н/мм²

Определяем коэффициенты

, (45)

,

μ - коэффициент Пуассона, охватываемой и охватывающей детали μ = 0,3 для стали [таблица 10.14 стр. 182 Шейнблит]

с₁= 1 - 0,3 = 0,7

Определяем деформацию деталей Δ, мКм

где Е₁ и Е₂ - модуль упругости материалов охватываемой и охватывающей детали

E = 2,1 ∙ 10⁵ Н/мм²[т. 10.14, стр. 182, Шейнблит]

мКм

Определяем поправку на обмятие микронеровностей. Предварительно предлагаем, что точность изготовления вала и отверстия будет соответствовать 7-му квалитету по [таблице 13.13 Шейблит]

R_a1 = 1,6 R_a2 = 1,6 тогда

U = 5,5(R_{a1 +} R_a2) = 17,6 мКм

Определяем минимальный требуемый натяг.

[N_min] ≥ Δ + U + Δ_t,

для зубчатых передач поправку на температурную деформацию не учитывают,

Δ_t= 0.

[N_min] = 131,5 + 17,6 = 149,1 мКм

Определяем максимальное контактное давление, допускаемое прочностью охватывающей детали

Н/мм²

Определяем максимальную деформацию допускаемую прочность охватывающей детали

[Δ]_max = [p]_max ∙ Δ/p_m = 178 ∙ 131,5/73 = 320 мКм

Определяем максимальный допускаемый натяг, гарантирующий прочность охватывающей детали.

[N]_max ≤ [Δ]_max + U = 320 + 17,6 = 337,6 мКм

По таблице [таблица 10.15 стр.184 Шейблит] выбираю посадку, у которой

N_min ≥ [N]_min, а N_max ≤ [N]_max

, у которой N_min = 172 мКм и N_max = 248 мКм

Определяем давление от максимального натяга N_max выбранной посадки

P_max = (N_max - U)p_m/Δ = (248 - 17,6)∙73/131,5 = 127 Н/мм²

Определяем силу запрессовки для выбранной посадки

F_п = πdLp_maxf_т, [Н]

где f_т- коэффициент трения при расчете силы запрессовки, f_т = 0,2 для сталь-сталь [таблица 10.13 Шейблит]

F_п = 3,14 ∙ 110 ∙ 170 ∙ 127 ∙ 0,2 = 1,4 МН

Таким образом, для сборки соединения требуется пресс, развивающий

силу 1,4 МН.