4.8 Проверка прочности шпоночных соединений.

Для соединения валов с деталями, передающими вращение, применяют шпонки. На ведущем и ведомом валах применяем шпонки призматические с плоскими торцами по ГОСТ 23360-78 [1, табл. 8.9] (рис.9) .

Рис.11 Эскиз шпоночного соединения.

Материал шпонок - сталь 45 , термообработка- нормализация.

Соединение проверяют на смятие боковых граней шпонки:

,

где Т – крутящий момент на валу;

d – диаметр вала в месте установки шпонки, мм;

h – высота шпонки, мм;

t₁ – глубина паза под шпонку в валу, мм;

[σ]_см – допускаемое напряжение смятия,

[σ]_см =120 МПа, т. к. привод является нереверсивным;

l – рабочая длина шпонки, мм

4.8.1 Расчет шпонки выходного конца быстроходного вала:

Принимаем длину выходного конца быстроходного вала 58 мм [3, табл.7.1]

Т₁=32,9·10³ Н·мм; bxh=8х7мм; l=36мм; t₁=4,0 мм; d=28 мм;

σ_см =2·32,93·10³/28·(7-4)·36 =21,7МПа<[σ]_см.

4.8.2 Расчет шпонки выходного конца тихоходного вала:

Принимаем длину выходного конца тихоходного вала 42 мм

Т₃=99,5^.10³ Н·мм; bxh=8х7мм; l=38мм; t₁=4,0 мм; d=25мм;

σ_см =2·99,5^.10³/25·(7-4)·38=69,8 МПа<[σ]_см.

4.8. 3 Расчет шпонки под колесом тихоходного вала:

Т₃=99,5^.10³ Н·мм; bxh=14х9мм; l=48мм; t₁=5,5 мм; d=45мм;

σ_см =2·99,5^.10³ /45·(9-5,5)·48=20,4МПа<[σ]_см.

4. 9 Выбор уплотнений валов

Для проектируемого редуктора выбираем однокромочные манжетные уплотнения. Их применяют при небольших и средних скоростях Поверхность вала под уплотнение должна быть закаленной до твердости HRC 40, параметр шероховатости Ra = 0,32 мкм; допуск вала под уплотнение h11. Ресурс манжет в зависимости от качества резины колеблется от 3000 до 5000 ч. Манжетные уплотнения надежно работают при значительных перепадах температур (от -45 до+150) (рис. 12).

Рис. 12 Манжета резиновая армированная ГОСТ 8752-79

Размеры манжеты для ведущего вала: d х D х h=32х 52 х10мм

Размеры манжеты для ведомого вала: d х D х h=35х 58 х10мм

Манжеты применяют при скорости скольжения до20м/с.

Скорость скольжения ведущего вала:

V_cк1= _,

где n₁- частота вращения ведущего вала редуктора; n₁=700мин^-1;

d_в1 – диаметр вала под манжетой; d_в1 =32мм

V_cк1=

Скорость скольжения ведомого вала:

V_cк2= _,

где n₂- частота вращения ведущего вала редуктора; n₂=222,2мин^-1;

d_в2 – диаметр вала под манжетой; d_в2 =35мм

V_cк2=

Поскольку рабочая скорость в зоне контакта кромки манжеты меньше допускаемой, выбранные манжеты подходят в качестве уплотнений для проектируемого редуктора.

4.10 Уточнённый расчёт валов.

Уточнённый расчёт состоит в определении коэффициентов запаса прочности S для опасных сечений и сравнении с допускаемыми значениями [S]. Прочность соблюдена при S  [S]=2,5.

4.10.1 Ведущий вал:

Предел прочности материала вала - стали 40ХН, σ_В=920 МПа.

Предел выносливости при симметричном цикле: σ_-1=410МПа.

Предел выносливости при отнулевом цикле касательных напряжений:

τ_-1=0,58 ·σ_-1= 238 МПа.

Опасное сечение ведущего вала- сечение а-а( рис. 9).

Это сечение при передаче вращающего момента от электродвигателя рассчитываем на кручение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.

Коэффициент запаса прочности определяется по формуле:

,

где β – коэффициент, учитывающий влияние шероховатости поверхности, β=0,97;

ε_τ – масштабный фактор для касательных напряжений, ε_τ=0,83 [1, табл.8.8];

k_τ – эффективный коэффициент концентрации касательных напряжений, k_τ=1,9 [1, табл.8.5];

ψ_τ=0,15 [1, c.166, 164];

τ_υ и τ_m – амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла;

τ_υ = Т₁/W_к,

где W_к – момент сопротивления кручению; Т- крутящий момент, Т₁=32,9·10³ Н·мм.

Момент сопротивления кручению определяется по формуле:

τ_υ = 32,9·10³/1860= 17,6МПа,

S = >[S]=2,5