Проверка прочности шпоночного соединения

Проводится расчет шпонок на консольной части вала под полумуфтой и под зубчатым колесом.

Размеры шпоночного соединения - длина, высота призматической шпонки и глубина паза в вале выбираются в зависимости от рассчитанного значения диаметра вала в месте установки шпонки. Длина шпонки на консольной части вала не должна превосходить величины l_к, а под колесом - ширины колеса b и соответствовать стандартному значению номинальных линейных размеров.

4.1 Напряжение смятия шпонки и условие прочности шпоночного соединения выражаются в виде:

где:

σ_см - расчетное напряжение смятия, МПа;

[σ_см] - допускаемое напряжение смятия, МПа;

T - крутящий момент на колесе, Нм;

d - диаметр вала в месте установки шпонки, мм;

h_ш - высота шпонки, мм;

t₁ - глубина паза в вале, мм;

- рабочая длина призматической шпонки, мм:

Консольная часть вала:

=l_ш-b_ш,

=80-18=62 мм,

где l_ш, b_ш, - длина, и ширина шпонки, мм.

Принимаем одну шпонку в консольной части вала

d_k=60 мм, l_k=90 мм, b_ш =18 мм, h_ш=11 мм, l_ш=80 мм, t₁=7 мм.

4.2 Часть вала под колесо:

Принимаем одну шпонку части вала под колесо:

d_кол=85 мм,b=90 мм, b_ш=25 мм, h_ш=14 мм, l_ш=70 мм, t₁=9 мм.

=70-25=45 мм,

Условия прочности выполнены

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

О. 140604. 2012. 0008. КР

5.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

О. 140604. 2012. 0008. КР

Уточненный расчет вала. Проверка на усталостную прочность.

5.1. Определяем напряжения в выбранных опасных сечениях вала.

Нормальные напряжения изгиба изменяются по симметричному циклу, при котором амплитуда напряжений равна расчетным напряжениям изгиба и рассчитывается по формуле

,

где - амплитуда напряжений при симметричном цикле изгиба (МПа); - расчетное напряжение при изгибе; - суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении (Нм); - осевой момент сопротивления сечения при изгибе (), зависит от вида сечения:

- в сплошном сечении:

Для Г

Для Б

- в сечении со шпоночным пазом:

Для Г

Для Б

Амплитуда касательных напряжений при пульсирующем цикле

где , - амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений при пульсирующем цикле (МПа); - расчетное напряжения кручения; - крутящий момент в рассматриваемом сечении (Нм); - полярный момент сопротивления сечения, зависит от вида сечения:

- в сплошном сечении:

Для Г ,

- в сечении со шпоночным пазом:

Для Б ,

,

где - диаметр вала (мм); - ширина и глубина шпоночного паза в вале (мм).
5.2. Определяем коэффициенты запаса прочности сечения по нормальным и касательным напряжениям.

Расчет производится по формулам:

- в сплошном сечении:

- в сечении со шпоночным пазом:

где , - коэффициенты запаса прочности на изгиб и по касательным напряжениям; ,

- пределы выносливости образца при симметричном цикле изгиба и при пульсирующем цикле касательных напряжений (МПа); - предел прочности материала колеса (МПа); , - коэффициенты концентрации нормальных напряжений изгиба и касательных напряжений при кручении; - коэффициент, учитывающий качество обработки поверхности вала; , - масштабные факторы для нормальных и касательных напряжений; , - коэффициенты коррекции постоянных составляющих нормальных напряжений изгиба и касательных напряжений кручения; , - среднее напряжение цикла нормальных и касательных напряжений.

5.3. Вычисляем общий коэффициент запаса прочности сечения.

При сплошном сечении:

При сечении со шпоночным пазом:

Коэффициент запаса прочности в обоих случаях удовлетворяет условию .

Результаты расчета представлены в таблице 1.1.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

О. 140604. 2012. 0008. КР

Параметр	Сечение
сплошное	Со шпоночным пазом
Коэфициент запаса прочности по нормальным напряженииям	6,66	12,67
Коэфициент запаса прочности по касательным напряженииям	11,64	18,4
Общий коэфициент запаса прочности	5,78	10,44

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

О. 140604. 2012. 0008. КР

Подшипник рассчитывается по эквивалентной нагрузке и заданной долговечности, т.е.

Расчетной нагрузкой является максимальная реакция на опоре.

Долговещность подшипника определяется в млн. оборотах за срок службы:

Определяется расчетная динамическая грузоподъемность:

Принимаем подшипник средней серии 314.

Рисунок.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

О. 140604. 2012. 0008. КР

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

О. 140604. 2012. 0008. КР

Список литературы

1. Афанасьев А.И.,Казаков Ю.М. Прикладная механика. Е.:Изд-во УГГУ,2012.-41с.

2. Иосилевич Г.Б., Строганов Г.Б., Маслов Г.С Прикладная механика. М.:Высш.шк.,1989.-351с.

3. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин. М.:Высш.шк.,1991.-432с.

Дата добавления: 2015-06-04