Проверим прочность соединения
Следовательно, шпоночное соединение будет работать в удовлетворительных условиях, так как
б) для установки соединительной муфты на конец ведомого вала
При dц2 = 36мм м рабочей длине ℓр = ℓц - (5…10) = 58-10 = 48мм по таблице ГОСТ 23360-78 подбираем призматическую шпонку с размерами b*h*ℓ= 10*8*48 и t1 = 5мм; t2 = 3,3мм, тогда
Следовательно, шпоночное соединение работает в удовлетворительных условиях, так как
3.10 Выполним проверочный расчет ведомого вала на сопротивление усталости.
Практикой установлено, что разрушение валов носит усталостной характер, поэтому расчет валов на сопротивление усталости является основным расчетом.
Этот расчет заключается в определении коэффициента запаса прочности в опасном сечении, установленном в соответствии с эпюрами изгиба и кручения, а также с расположением зон концентрации напряжения.
3.10.1 Назначаем материал для изготовления ведомого вала редуктора.
Принимаем сталь 45, для которой предел прочности материала δb=700МПа, термообработка улучшение [1, c 34]
3.10.2 Определим пределы выносливости при изгибе и кручении
δ-1 = 0,43 ∙ δb = 0,43 ∙ 700 = 301 МПа
τ-1= 0,58 ∙ δ-= 0,58 ∙ 301 = 175 МПа
3.10.3 Определим момент сопротивления поперечного сечения вала ослабленного шпоночным пазом под зубчатым колесом.
- при изгибе осевой момент сопротивления составит:
- при кручении полярный момент сопротивления составит:
3.10.4 Определим фактические напряжения в ослабленном сечении вала под зубчатым колесом.
-
при изгибе
-
при кручении
3.10.5 Выявим параметры циклов переменных напряжений во времени.
При расчете валов на сопротивление усталости принимают, что
- напряжения изгиба изменяются по симметричному циклу, для которого
- напряжения кручения изменяются по пульсирующему циклу, для которого
3.10.6 Определим коэффициент безопасности по нормальным напряжениям.
3.10.7 Определим коэффициент безопасности по касательным напряжениям
3.10.8 Определим общий запас сопротивления усталости при одновременном действия изгиба и кручения
где βδ ≈ βτ ≈ (0,97…0,9) – концентраторы шероховатости поверхности детали [1, c 162], принимаю β ≈ 0,95
ψδ = 0,2; ψτ = 0,1 - концентраторы чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений [1, c 164, c 166]
концентраторы напряжений, вызванные посадкой шпоночного соединения с гарантированным натягом [1, c 164, c 166]
В опасном сечении имеем два концентратора напряжений: шпоночный паз и посадка зубчатого колеса на вал с натягом.
Таким образом, минимальный коэффициент безопасности укладывается в нормативный ряд [S] = (1,5…8)
Следовательно, расчет ведомого вала редуктора на усталостную прочность считается удовлетворительным, а это значит, что ориентировочную компоновку вала следует сохранить для других расчетов.
3.10.9 Сводная таблица параметров ведомого вала редуктора.
Таблица 3.1
Выходной конец вала (мм) |
Уплот- нение (мм) |
Подшип-ники (мм) |
Буртик (мм) |
Зубчатое колесо |
Распорное кольцо (мм) |
Длина участков (м) |
dЦ2 = 36 ℓЦ2 = 58 |
dЦ2= 38 h = 10 |
dП2 = 45 DП2 = 100 ВП2 = 25 С = 52,7кн Со = 30кн |
Dб2 =55 К = 15 |
dз.к = 50 ℓст = 60 b2= 25 β=11 30` |
DK = dK2 = К = 15 |
а = 0,07 2а = 0,14 |