9. Проверка прочности шпоночных соединений

Шпонки призматические со скругленными концами.

Материал шпонок – сталь нормализованная.

Напряжение смятия и условие прочности

Допускаемые напряжения смятия при стальной ступице МПа.

Материал полумуфт МУВП –чугун марки СЧ 20.

Ведущий вал:

d=25мм; bh=66мм; t₁=3,5 мм; длинна шпонки l=32мм; момент на ведущем валу Т₁=27,76_Н*мм

Ведомый вал:

из двух шпонок – под зубчатым колесом и на выходном конце – более нагружена вторая(меньший диаметр вала и поэтому меньше размеры поперечного сечения шпонки). d=30мм; bh=87мм; t₁=4мм; длинна шпонки l=40мм; монт на ведущем валу Т₁=77,72Н*мм

Условие выполнено.

11. Уточненный расчет валов

Примем, что нормальные напряжения от изгиба изменяются по симметричному циклу, а касательные от кручении – по нулевому (пульсирующему).

Уточненный расчет состоит в определении коэффициентов запаса прочности s для опасных сечений и сравнения их с требуемыми (допускаемыми) значениями [s]. Прочность будет соблюдена при .

Ведущий вал:

d_a1=50,19 мм среднее значение МПа

Предел выносливолти при симметричном цикле изгиба

МПа

Предел выносливолти при симметричном цикле касательных напряжений

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

Где амплитуда и среднее напряжение от нулевого цикла

при d=25мм; b=6мм; t₁=3,5мм;

МПа

Принимаем ; ; ;

Изгибающий момент в сечении А-А от консольной нагрузки

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения А-А

получился близким к коэффициенту запаса . Это незначительное расхождение свидетельствует о том, что консольные участки валов, рассчитанные по крутящему моменту и согласованные с расточками стандартных полумуфт, оказываются прочными и что учет консольной нагрузки не вносит существенных изменений. Такой большой коэффициент запаса прочности объясняется тем, что диаметр вала был увеличен при конструировании для соединения его стандартной муфтой с валом электродвигателя.

По той же причине проверять прочность в сечениях Б-Б и В-В нет необходимости.

Ведомый вал:

Материал вала – сталь нормализованная

d_a1=50,19мм среднее значение МПа

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба

МПа

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений

МПа

Сечение А-А.

Концентрация напряжения в этом сечении обусловлена наличием шпоночной канавки.

d=30мм; bh=87мм; t₁=4мм

Изгибающий момент в горизонтальной плоскости

Нмм

Нмм

Суммарный изгибающий момент в сечении А-А

Нмм

Момент сопротивления кручению

Момент сопротивления изгибу

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

МПа

Амплитуда нормальных напряжений

МПа

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения А-А

Сечение К-К.

Концентрация напряжения в этом сечении обусловлена посадкой подшипника с гарантированным натягом.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

Сечение Л-Л.

Концентрация напряжения в этом сечении обусловлена переходом от диаметра 35 мм к диаметру 30мм.

При и коэффициент концентрации напряжений: . Масштабный фактор: .

Внутренние силовые факторы те же, что и для сечения К-К.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

Сечение Б-Б.

Концентрация напряжения в этом сечении обусловлена наличием шпоночной канавки. Коэффициент концентрации напряжений: . Масштабный фактор: .

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

Сведенный в таблицу результат:

Сечение	А-А	К-К	Л-Л	Б-Б
Коэффициент запаса S	5,37	12,13	7,76	7,74