4.1.2. Расчет шпонки входного вала на смятие.

Соединение призматическими шпонками ненапряженное. Оно требует изготовления вала и отверстия с высокой точностью. Момент передается с вала на ступицу узкими боковыми гранями шпонки. При этом на них возникают напряжения смятия, а в продольном сечении шпонки напряжения среза. У стандартных шпонок высота и ширина подобраны так, что нагрузку соединения ограничивают не напряжения среза, а напряжения смятия.

Шпонку на быстроходном конце вала выбираем по ГОСТ 23360-78.

Для Ø20 выбираем шпонку 6×6×50 с размерами b=6 мм, h=6 мм, l=50 мм

Произведем проверку шпонки:

где Т_кр – передаваемый шпонкой крутящий момент, Т_кр= 12,21Нм

d – диаметр вала, d = 20 мм

h – высота шпонки, h =7 мм

t₁ – глубина паза вала, t₁ =3,5 мм

l_p – рабочая длина шпонки l_p = l – b = 50 –6 =44 мм

[σ]_см – допускаемое напряжение смятия для материала шпонки

[σ]_см = 150 МПа, тогда

(4.3)

Шпонка подходит.

4.1.3. Расчет шпонки промежуточного вала на смятие.

Шпонку на промежуточном валу выбираем по ГОСТ 23360 – 78.

Для диаметра Æ 38 выбираем шпонку 10×8×45 с размерами b = 10 мм, h =8 мм, l = 45 мм

где Т_кр – передаваемый шпонкой крутящий момент, Т_кр= 36,57Нм

d – диаметр вала, d = 38 мм

h – высота шпонки, h =8 мм

t₁ – глубина паза вала, t₁ =5мм

l_p – рабочая длина шпонки l_p = l – b = 45 –10 =35 мм

[σ]_см – допускаемое напряжение смятия для материала шпонки

[σ]_см = 150 МПа, тогда

Шпонка подходит.

4.1.4. Расчет шпонки выходного вала на смятие.

Шпонку на промежуточном валу выбираем по ГОСТ 23360 – 78.

Для диаметра Æ 32 выбираем шпонку 10×8×80 с размерами b = 10 мм, h =8 мм, l = 80 мм

Так как на валу имеется две шпонки, то расчет выполняем по самой нагруженной, которая находится на конце вала. Шпонки на валу выполняем одного сечения.

где Т_кр – передаваемый шпонкой крутящий момент, Т_кр= 125,86Нм

d – диаметр вала, d = 34 мм

h – высота шпонки, h =8 мм

t₁ – глубина паза вала, t₁ =5мм

l_p – рабочая длина шпонки l_p = l – b = 80 –10 =70 мм

[σ]_см – допускаемое напряжение смятия для материала шпонки

[σ]_см = 150 МПа, тогда

Шпонка подходит.

4.2.1. Расчет входного вала на статическую прочность.

мм, (4.4)

где Тб – крутящий момент на быстроходном валу,

но мм, значит выбираем

нормальное значение d=20 мм

=1,5 – высота заплечника

мм - внутренний диаметр подшипника (4.5)

нормальное значение dп1=30 мм.

Следующий подшипник, в целях повышения удобства монтажа, возьмем с внутренним диаметром dп2=35 мм.

мм, нормальное значение d_бп=45 мм (4.6)

r=2 - координата фаски подшипника.

a=87 мм-длина конца вала,

b=72мм-определяется прочерчиванием, с учетом установленных врастяжку роликовых конических однорядных подшипников,

с=25 мм- определяется прочерчиванием.

Исходные данные: , , ,

,

Вертикальная плоскость:

Уравнения моментов относительно точки (2) и (3):

(4.7)

(4.8)

,

Где Уа и Уb реакции в точках 2 и 3

M1, M2, M3 – моменты в точках 1, 2 и 3

(4.9)

Горизонтальная плоскость:

Из уравнений моментов относительно точки (2) и (3) получаем:

(4.10)

(4.11)

,

Где Xа и Xb реакции в точках 2 и 3

M1, M2, M3 – моменты в точках 1, 2 и 3

(4.12)

Произвольная плоскость:

Из уравнений моментов относительно точки (2) и (3) получаем:

(4.13)

(4.14)

,

Где Kа и Kb реакции в точках 2 и 3

M1, M2, M3 – моменты в точках 1, 2 и 3

(4.15)

Т. к. нам не известно направления действия силы , будем предполагать, что реакции опор от силы муфты будут направлены так же, как и сумма вертикальной и горизонтальной реакции опор.

Суммарные реакции в опорах A и B от действия всех сил равны:

(4.16)

(4.17)

Опасные сечения 1 и 2:

(4.18)

(4.19)

Т. к. будем вести расчет для .

Приведенный изгибающий момент:

(4.20)

Выберем материал, из которого будет выполнен вал, для данного вала наиболее подходящий материал Сталь 40ХН, у которой , тогда

(4.21)

Данный материал подходит для входного вала.