Сделай Сам Свою Работу на 5

Проверка прочности шпоночных соединений





Размеры шпонок, пазов и длины шпонок определяем по табл. П. 2.18.

Материал шпонок — сталь 45 нормализованная.

Напряжения смятия и условие прочности определяются по формуле:

sсм @ 2Т / (d (h-t1) (l-b ) ) £ [ sсм ].

Допускаемые напряжения смятия при стальной ступице

[ sсм ] =100¸120 МПа.

 

Ведущий вал

Проверяем шпонку на конце вала, на котором закреплен шкив ременной передачи.

d= 36мм; b х h = 10х8;t1= 5,0 (табл. П. 2.18);

длина шпонки l = 56мм (табл. П. 2.30), момент на ведущем валу

Т1 =141,67Нм

(материал полумуфт МУВП – чугун марки СЧ20).

Ведомый вал

Проверяем шпонку на конце вала, соединенном с муфтой.

d= 60 мм; b х h = 18 х 1 ; t1= 7,0 (табл. П. 2.18);

длина шпонки l = 100 (табл. П. 2.30), момент на ведомом валу Т2 =680 Нм

Проверяем шпонку под зубчатым колесом.

d =65мм; b х h =20 х 12; t1 = 7,5 (табл. П. 2.18);

длина шпонки l = 110мм, момент на ведомом валу Т2 = 680 Нм

 

Уточненный расчет валов

 

Уточненный расчет валов состоит в определении коэффициентов запаса прочности S для опасных сечений и сравнении их с требуемыми значениями [S].

Условие прочности соблюдено при S ³ [ S] = 2,5.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

Ss = s-1 / (Ks/es × sv + Ys sm ),



где s-1 – предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба;

Ks – эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений;

es – масштабный фактор для нормальных напряжений;

sv – амплитуда цикла нормальных напряжений;

Ys – коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла нормальных напряжений, для углеродистых сталей Ys= 0,2, для легированных Ys= 0,25 – 0,30 [2, c.163];

sm – среднее напряжение цикла нормальных напряжений.

 

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

St= t-1/ (Kt/ et×t v +Yt × tm) ,

где t-1 – предел выносливости стали при симметричном цикле кручения;

Kt – эффективный коэффициент концентрации касательных напряжений;

et – масштабный фактор для касательных напряжений;

tv – амплитуда цикла касательных напряжений;

Yt – коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла касательных напряжений, Yt= 0,1 [2, c.166];

tm – среднее напряжение цикла касательных напряжений.

tv = tm =0,5 tmax = 0,5Т/Wк.

Результирующий коэффициент запаса прочности

S= Ss×St /(Ss 2 + St2 )1/2 .



Нормальные напряжения от изгиба изменяются по симметричному циклу, а касательные от кручения — по отнулевому (пульсирующему) циклу.

Расчет ведущего вала

Поскольку шестерня выполнена заодно с валом, материал вала тот же, что и для шестерни: сталь 45, термическая обработка — улучшение.

При диаметре заготовки меньше 90 мм (в нашем случае

Dз1= 83,6 мм) среднее значение sв= 780 МПа (табл. П. 2.6).

 

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба:

s -1 = 0,43sв = 0,43 ×780 = 335,4 МПа.

 

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений:

t -1 @ 0,58 s -1=0,58× 335,4 = 194 МПа.

Сечение А-А

Это сечение при передаче вращающего момента от электродвигателя через муфту рассчитываем на кручение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки. Коэффициент запаса прочности:

S = St = t-1 / (Kt / et t v + Yt tm ) ,

где амплитуда и среднее напряжение от нулевого цикла:

tv=tm =tmax/2=T1/2 Wк нетто,

здесь Wк нетто – момент сопротивления сечения кручению.


При d =36мм, b х h = 10 х 8мм; t1 =5мм .


 

Принимаем Kt= 1,68 (табл. П. 2.26),

et= 0,75 (табл. П. 2.29),


Yt= 0,1.

 

Расчет ведомого вала

Материал вала — сталь 45 нормализованная.

sв = 570 МПа (табл. П. 2.6).

Пределы выносливости:

s-1 =0,43 ×570=245 МПа,

t-1=0,58 ×245=142 МПа.

Сечение А-А

Диаметр вала в этом сечении

Концентрация напряжения обусловлена наличием шпоночной канавки:

Ks= 1,59 (табл. П. 2.26),

Kt= 1,49 (табл. П. 2.26),

es= 0,79 (табл. П. 2.29),

et= 0,60 (табл. П. 2.29),

Ys= 0,15

Yt= 0,1 .

Изгибающий момент:

Рr3∑=4676Н;

М¢¢= Рr3∑ × l2 =4676*90=420840 Н*м

Момент сопротивления кручению:

d= 70 мм; b= 20 мм; t1= 7,5 мм;


Момент сопротивления изгибу:


Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:



Амплитуда нормальных напряжений изгиба:

sмФ-Ф/ Циз нетто= 420840/29.47*103=14,28МПа

среднее напряжение sm=0.

 
 

Коэффициенты запаса прочности:

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения А-А:


 
 

Сечение К–К

Концентрация напряжений обусловлена посадкой подшипника с гарантированным натягом (для диаметра вала Ø65 мм):

Ks/ es= 3,50 (табл. П. 2.28),

Kt/et= 2,48 (табл. П. 2.28),

Ys=0,15,

Yt=0,1.

Изгибающий момент:

М4 = Fм ×l3=1445*86=124270 Н*м

 


Осевой момент сопротивления:

Амплитуда нормальных напряжений:

sv=smax=M4/ W=124270/26950=4,6МПа

sm=0.

Полярный момент сопротивления кручению:

Wк= 2W= 2*26950=53900мм3

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

tv=tm = T2/2 Wк = 708,35*103/2*53900=6,57МПа

 


Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:


Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения К–К:

 
 

Сечение Л-Л

Концентрация напряжения обусловлена переходом от Ø 65 к Ø60 .

При D/d =65/60=1,09; r/d=2.25/60=0.0375

Ks= 1.65 Kt= 1.19 (табл. П. 2.27),

es =0.79 et=0.675 (табл.П. 2.29).

 

Крутящий момент тот же, что и в сечении К–К.

Изгибающий момент:

МL-L= Fм · XL-L =1445*70=101150 Н*м

 

Осевой момент сопротивления:

W=pd3 /32=3,14*603/32=21190мм3

 

Амплитуда нормальных напряжений изгиба:

sv=sмах= МL-L/ W=101150/21190=4,77МПа

 

Полярный момент сопротивления при кручении:

Wк= 2W=2*21190=42380мм3

 

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

tv=tm = T2/2 Wк =708,35*103 /2*42380=8,35МПа

 

 


Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

 

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:


Результирующий коэффициент запаса прочности для сечений Л–Л:


Сечение Б-Б

Концентрация напряжения обусловлена наличием шпоночной канавки:

Ks= 1,59 (табл. П. 2.26);

es = 0,79 (табл. П.2. 29),

Kt= 1,49 (табл. П. 2.26),

et= 0,69 (табл. П.2. 29).

Изгибающий момент (XБ-Б = 40мм)

МБ-Б = Fм · XБ-Б =1445*40=57800

 

Момент сопротивления сечения нетто при b = 18мм; t1 = 7,0


Амплитуда нормальных напряжений изгиба:

svБ-Б/ Wиз нетто =57800/18,25*103=3,16МПа

 

Момент сопротивления кручению сечения нетто:


Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

tv=t m= T2/2 Wк нетто = 708,35*103/39440=17,96МПа

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:


Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:


Результирующий коэффициент запаса прочности для сечений Б–Б:


Сведем результаты проверки в таблицу:

Сечение   А-А К-К Л-Л Б-Б
Коэффициенты запаса   9,11 7,33 8,55 3,38

Во всех сечениях S > [S]= 2,5.

 

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.