Расчет прессового соединения.

Исходные данные.

Момент на одном полушевроне Т=4659/2=2330 Н×м.

Осевая сила F_a=9,4 кН.

Номинальный диаметр d=115 мм.

Диаметр ступицы d₂=180 мм.

Рабочая длина ступицы l_ст=90 мм.

Коэффициент трения f=0,08 [7].

Расчетный натяг

 

, (3.44)

 

где К - коэффициент запаса по сцеплению, принят К=2,5 [7]; E₁=E₂ - модуль упругости стали, Е=2,15×10⁵ МПа; С₁ и С₂ - коэффициенты, получаемые из решения задачи Лямэ.

 

, (3.45)

 

где  - коэффициенты Пуассона, для стали m=0,3; d₁ - внутренний диаметр вала, d₁=0.

 

. (3.46)

; .

 

Величина расчетного натяга

 

 мкм.

 

Поправка на шабровку при напрессовке

, (3.47)

 

где  и  - максимальные вычеты микронеровностей, принято =6,3 мкм, =10 мкм.

 

 мкм.

 

Технологический натяг.

N_T=48+20=68 мм.

Принята посадка Æ=115 H7/t6=Æ=115  c натягами N_min=69 мкм и N_max=126 мкм.

Расчет вероятностных натягов. Средний натяг

 

N_m=0,5(N_min+N_max)=0,5(69+126)=97,5 мкм. (3.48)

S_A=(E_s-E_i)/6=TD/6=35/6=5,83 мкм. (3.49)

S_B=(e_s-e_i)/6=Td/6=(126-104)/6=3,67 мкм.

Среднее квадратическое отклонение табличного натяга

 

S_N=  мкм. (3.50)

Минимальный вероятностный натяг

 

N_pmin=N_m-U_pS_N, (3.51)

 

где U_p - квантиль нормального распределения.

При надежности P=0,999 U_p=3,09 [6] и N_pmin=97,5-3,09×6,89=76 мкм.

При надежности P=0,99 U_p=2,33 [6] и N_pmin=81 мкм.

Посадка принята верно.

Уточненный расчет.

Расчетными приняты сечения А, Б и В. Крутящий момент Т=2330 Н×м.

Изгибающий момент М=3582 Н×м.

Осевая сила F_a=9,4 кН.

Концентратор напряжения - шпоночная канавка.

Коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям

 

; , (3.52)

 

где  и  - пределы выносливости, для стали 45 =250 МПа, =150 МПа [15];  и  - эффективные коэффициенты концентрации напряжений, =1,46, =1,54 [15];  и  - масштабные коэффициенты, =0,7, =0,59 [15];  и  - коэффициенты, =0,05, =0 [15];  - амплитудное напряжение цикла; для симметричного цикла = .

Момент сопротивления:

 

 (3.53)

 МПа;

 

 - среднее напряжение цикла:

 

 МПа. (3.54)

 

 - амплитудное напряжение цикла; при нереверсивной работе:

 

. (3.55)

Полярный момент сопротивления:

 

 мм³. (3.56)

 МПа.

 

Общий коэффициент запаса:

 

. (3.57)

 

Рекомендуемый коэффициент запаса [S]=2,5…3,5 [15]. Прочность достаточна.

Сечение Б - слева от середины венца.

Крутящий момент Т=4956 Н×м.

Изгибающий момент М=3040 Н×м.

Осевая сила F_a=0 кН.

Амплитудные напряжения цикла:

 МПа.

 МПа.

 

Среднее напряжение цикла =0,94 МПа.

 

 

Прочность достаточна.

Крутящий момент Т=4108 Н×м. Напряжения цикла

 

.

 

Полярный момент инерции при среднем диаметре d_2ср=83,5 мм:

 

 мм².

 МПа.

 

Прочность достаточна. Расчет быстроходного вала. Вал фиксированный. Диаметр опасного сечения:

 

мм.

 

Принято d=95 мм. Диаметры шеек под подшипники d₁=80 мм. Выходной конец - конический с наибольшим диаметром d₂=71 мм.

Сила от несоосности муфты:

 

F_м=0,5×2×Т₁/D_o=0,5×2×2478×10³/280=8850 Н.

 

Сосредоточенные моменты m₁=F_a d₁ /2=9,4×191,18/2=8995 Н×м.

Расчетные схемы в направлениях осей Х и Z представлены на рисунке 3.2. Реакции опор в направлении Z (рисунок 3.1): R_1z= R_2z=F_r=5,9 кН.

Изгибающие моменты в направлении моментов М_z (эпюра на рисунке 3.2).

 

M₃= R_1zl₁=5,9×87=513 Н×м.

=M₃+m₁=513+899=1412 Н×м.

M₄= 513 Н×м;

=1412 Н×м.