Расчет шпоночного соединения зубчатого колеса с валом

 

Для тихоходного вала (диаметр вала под колесом - мм) передающего вращающий момент  Н∙м.

По табл. 7 [2] выбираем призматическую шпонку со скругленными концами (по ГОСТ 23360-78 исполнение 1, рис. 8.1):

b = 16 мм. – ширина шпонки,

h = 10 мм. – высота шпонки,

t = 6 мм. – глубина паза на валу,

t1 = 4,3 мм. – глубина паза на муфте,

Радиус закругления пазов 0,16<r<0,25(мм) (интерполяция),

Учитывая длину ступицы зубчатого колеса = 70мм, принимаем длину шпонки мм.

Расчетная длина шпонки:

 

мм.

 

Принимая материал шпонки сталь 45 с пределом текучести МПа, допускаемое напряжение МПа для стали.

Проверим соединение на смятие:

 

=16,78 МПа.

 

 – прочность шпоночного соединения обеспечена.

Напряжение среза:

 

8,39 МПа.

 

где  - площадь среза шпонки:

мм².

 – прочность шпоночного соединения обеспечена.

 

Уточненный расчет валов

Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов

 

При проверочном расчете валы рассматривают как прямые брусья, лежащие на шарнирных опорах и работающие на изгиб и кручение. На данном этапе учитываем не только крутящий, но и изгибающие моменты. Выполняется на этапе эскизной компоновки, когда предварительно выбраны подшипники, известна длина всех участков вала, известно положение всех деталей на валу, рассчитаны силы, действующие на вал.

Чертятся расчётные схемы вала в двух плоскостях (рис. 9.1, 9.2). По известным силам, действующих на насаженные на вал детали и расстояниям до опор строятся эпюры изгибающих моментов в горизонтальной и фронтальной плоскостях. Затем вычисляется суммарный изгибающий момент для каждого участка вала. Далее строятся эпюры нормальных и касательных напряжений:

 

9.1.1 Ведущий вал (рис. 9.1):

Плоскость YZ

 

 

Плоскость XZ

 

 

Суммарный изгибающий момент:

 

 

 

 

Крутящий момент:

 

 

Опасным сечением является сечение

 

2 .

 

Максимальные напряжения изгиба:

 

МПа

 

Максимальные напряжения кручения:

 

МПа

 

Условие прочности:

 

;

 

Допускаемые напряжения можно принять:

 

мПа

где:  – предел текучести материала вала по табл. 6.1 [3];

=2-3, рекомендуемый коэффициент запаса прочности по пределу текучести.

Максимальное эквивалентное напряжение:

 

– условие выполняется.

 

9.1.2 Ведомый вал (рис. 9.2):

Плоскость YZ

 

 

Плоскость XZ

 

 

Суммарный изгибающий момент:

 

Крутящий момент:

 

Опасным сечением является сечение

 

2 .

 

Максимальные напряжения изгиба:

 

МПа

 

Максимальные напряжения кручения:

 

МПа

 

Условие прочности:

 

;

 

Допускаемые напряжения можно принять:

 

мПа

 

где:  – предел текучести материала вала по табл. 6.1 [3];

=2-3, рекомендуемый коэффициент запаса прочности по пределу текучести.

Максимальное эквивалентное напряжение:

 

– условие выполняется.