2.5 Уточненный расчет ведомого вала редуктора

Определили радиальную силу от муфты, действующей на консольный участок вала. [15].

где Т – крутящий момент на валу, Нм.

Определили опорные реакции от силы F_м, разделили вал на участки, составили уравнения изгибающих моментов по участкам, определили изгибающие моменты и построили их эпюры.

Проверку прочности по коэффициенту запаса прочности проводили по сечению, где действует наибольший изгибающий момент, а концентратором напряжений является напресовка. При напресовке K_σ/ ε_σ = 2,8, K_τ/ ε_τ = 2,2 при d = 25 мм и σ_в = 700 Мпа [16].

Определили предел выносливости вала при изгибе и кручении

σ_-1=0,43 σ_в=0,43700=301 МПа,

τ-₁=0,58 σ_-1=0,58177,2=174,6 МПа.

Осевой момент сопротивления равен

Рисунок 2.6 – Расчетная схема вала, эпюры изгибающих и крутящих моментов

Полярный момент сопротивления равен

Амплитуда нормальных напряжений равна

Амплитуда и среднее касательное напряжение равно

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям равен

где K_σ– эффективный коэффициент концентрации напряжений при изгибе; ε_σ – масштабный фактор для нормальных напряжений; σ_m – средние нормальные напряжения; β – коэффициент, учитывающий влияние шероховатости поверхности; при R_z ≤ 20 мкм, β=0,9...1,0; ψ_σ – коэффициент, зависящие от предела прочности материала для углеродистых сталей, имеющих _в = 650…750 МПа, ψ_σ = 0,2.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям равен

где K_τ – эффективный коэффициент концентрации напряжений при кручении; ε_τ – масштабный фактор для нормальных и касательных напряжений; ψ_τ – коэффициент, зависящие от предела прочности материала для углеродистых сталей, имеющих _в = 650…750 МПа, ψ_τ = 0,1.

Коэффициент запаса прочности равен

Проведенный расчет показал, что прочность вала бесступенчатого редуктора сеялки при действующих нагрузках по коэффициенту запаса прочности обеспечена.

2.6 Подбор и проверочный расчет шпоночного соединения

Проведем подбор и проверку шпоночного соединения вала бесступенчатого редуктора со звездочкой луковой сажалки (рисунок 2.7). [17].

Для шпоночного соединения ведомой звездочки с ведущим валом бесступенчатого редуктора назначаем шпонку призматическую по ГОСТ 23360-78.

Призматические шпонки рассчитывают на смятие боковых граней, выступающих из вала по формуле [16]:

где T – передаваемый вращающий момент, Н мм; d – диаметр вала, мм; l_р – рабочая длина шпонки, мм; h – высота шпонки, мм; t₁ – глубина паза на валу, мм; [_см] – допускаемые напряжения смятия, МПа. Допускаемые напряжения при стальной ступице и спокойной нагрузке [_см] = 80…120 МПа, принимаем [_см]=120 МПа.

При проектном расчете из условия прочности определяется рабочая длина шпонки

Для призматических шпонок со скругленными концами рабочая длина – l_р = l b, где b – ширина шпонки, мм; l – полная длина шпонки, мм:

l = l_р + b.

Передаваемый момент Т = 65,66 Н·м; диаметр ведущего вала бесступенчатого редуктора d = 20 мм; размеры поперечного сечения шпонки b h= 6 6 мм; глубина шпоночного паза вала t₁ = 3,5 мм.

Длина шпонки l_p из условия прочности на смятие

Определяем общую длину шпонки и округляем до ближайшего большего значения из стандартного ряда длин шпонок:

l = 21,89 + 6 =25,89 мм.

Выбираем шпонку из единого ряда длин l = 28 мм.

Рабочая длина выбранной шпонки составит l_р = 28 6 =22 мм. Расчетные напряжения смятия составят

Рисунок 2.7 – Схема шпоночного соединения

Расчетные напряжения смятия меньше допускаемых _см = 119,4 МПа[_см] = 120 МПа, следовательно, условие прочности выполняется.