Сечение со шпонкой:

Диаметр вала в этом сечении 53 мм. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки.

Крутящий момент .

Изгибающий момент =1656 Нм

Момент сопротивления кручению (d=53 мм, b=14 мм, t₁=5,5 мм):

Момент сопротивления изгибу:

Расчёт на выносливость:

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

Амплитуда нормальных напряжений изгиба:

среднее напряжение .

Коэффициент запаса по нормальным напряжениям:

Коэффициент запаса по касательным напряжениям:

Результирующий коэффициент запаса для сечения:

Расчетное значение коэффициента запаса по выносливости вала должно быть не ниже допускаемого . Данное условие для сечения со шпонкой выполняется.

Расчёт на статическую прочность:

Касательные напряжения:

Нормальные напряжения изгиба:

Коэффициент запаса прочности:

Расчетное значение коэффициента запаса по прочности вала должно быть не ниже допускаемого . Данное условие для сечения со шпонкой выполняется

Сечение с галтелью:

Диаметр вала в этом сечении 53 мм. Концентрация напряжений обусловлена наличием галтели

Изгибающий момент:

Крутящий момент .

Момент сопротивления изгибу:

Амплитуда нормальных напряжений:

среднее напряжение .

Момент сопротивления кручению:

.

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения В – В:

Расчетное значение коэффициента запаса вала должно бать не ниже допускаемого . Данное условие для сечения с галтелью выполняется.

Расчёт на статическую прочность:

Касательные напряжения:

Нормальные напряжения изгиба:

Коэффициент запаса прочности:

Расчетное значение коэффициента запаса по прочности вала должно быть не ниже допускаемого . Данное условие для сечения со шпонкой выполняется

5. Расчет шпоночных соединений

Цель расчета: конструктивные размеры шпоночного соединения.

Критерий отказа: смятие рабочих поверхностей шпонок.

Критерий работоспособности: величина расчетных напряжений смятия на рабочих поверхностях шпонок при передаче вращающего момента не должна превышать допускаемых значений.

Для шпоночных соединений производится проверочный расчет по нормальным напряжениям смятия и касательным напряжениям среза.

Материал шпонок – сталь 45 нормализованная.

Напряжение смятия и условия прочности по формуле:

Допускаемые напряжения смятия при стальной ступице МПа.

1) Проверяем на смятие шпонку под червячным колесом: d=53 мм; b x h=14 x 9 мм; t₁=5,5 мм; длина шпонки l=65 мм, момент T= 705 Нм:

=120 МПа.

Таким образом, напряжения смятия удовлетворяет условию .

Проведем проверочный расчет на срез

Расчетное напряжение среза находят по формуле:

, где - площадь проверяемого на срез ,

,

Условие прочности по касательным напряжениям среза выполняется.

2) Проверяем на смятие шпонку под зубчатым колесом: d=60 мм; b x h=18 x 11 мм; t₁=7 мм; длина шпонки l=63 мм, момент T=1100 Нм:

> =120 МПа.

Так как соединение не удовлетворяет условию смятия, то необходимо изменить конструкцию данного соединения. В данном случае установим две шпонки под углом 120⁰, предполагая, что каждая шпонка будет воспринимать половину нагрузки. Таким образом, соединение будет удовлетворять условию смятия .

Проведем проверочный расчет на срез

,

Условие прочности по касательным напряжениям среза выполняет