13. Подбор соединительной муфты.

Исходные данные:

Тип муфты – жесткая, компенсирующая; передаваемый момент – T = 87,2 Н·м; режим работы реверсивный, спокойный, без толчков; поломка муфты приводит к аварии машины без человеческих жертв.

Определяем расчётный момент муфты:

T_р.м. = K · T;

K = K₁ · K₂;

K₁ = 1,2; - так как поломка муфты вызывает аварию машины;

K₂ = 1,5; - так как муфта работает при реверсивной нагрузке;

([1], стр. 216)

K = 1,8;

T_р.м. = 157 Н·м;

Выбираем кулачково-дисковую муфту 250-20-1-У3 ГОСТ 20720-93 (d = 20мм); ([1], стр. 277)

14. Проверочный расчёт валов редуктора на прочность.

Расчёт быстроходного вала:

Выполним проверочный расчёт быстроходного вала редуктора (вала-шестерни).

При расчёте примем допущение, что диаметр вала везде одинаковый и равен d₁ = 25 мм.

Построим эпюры изгибающих усилий при прямом ходе:

При обратном ходе (реверсе):

Из эпюр видно, что максимальным изгибающим моментам вал подвергается при прямом ходе:

M_{x max} = 33 Н·м;

M_{y max} = 17,9 Н·М;

M_кр. = 25,6 Н·м;

Определим суммарный изгибающий момент:

M_max = (M_{x max}² + M_{y max}²) ^1/2 = (33 ² + 17,9 ²) ^1/2 = 37,5 Н·м;

Определим максимальные напряжения изгиба:

σ = M_max / W_x = M_max / (π · d ³ / 32) = 37,5 · 32 · 10 ^-6 / (π · 25 ³ · 10 ^{-3 · 3}) = 24 МПа;

Определим максимальные касательные напряжения от кручения:

τ = M_кр. / W_p = M_кр. / (π · d ³ / 16) = 25,6 · 16 · 10 ^-6 / (π · 25 ³ · 10 ^{-3 · 3}) = 8 МПа;

Для определения эквивалентного напряжения воспользуемся теорией прочности для пластичных материалов (третьей теорией прочности):

σ_экв. = (σ² + 4 · τ²) ^1/2 = (24 ² + 4 · 8 ²) ^1/2 = 29 МПа;

Что меньше допускаемого значения.

Расчёт тихоходного вала:

Выполним проверочный расчёт тихоходного вала редуктора.

При расчёте примем допущение, что диаметра вала везде одинаковый и равен d₂ = 25 мм.

Так как консольная часть вала не нагружена изгибающими усилиями, эпюра при реверсивной нагрузке будет зеркальным отображением эпюры при прямом ходе, а значит на максимальных напряжениях, которые испытывает вал, реверс никак не отразится. Следовательно, можно ограничиться построением эпюры только прямого хода:

Из эпюр видно, что:

M_{x max} = 20 Н·м;

M_{y max} = 12,4 Н·М;

M_кр. = 87,2 Н·м;

Определим суммарный изгибающий момент:

M_max = (M_{x max}² + M_{y max}²) ^1/2 = (20 ² + 12,4 ²) ^1/2 = 23,6 Н·м;

Определим максимальные напряжения изгиба:

σ = M_max / W_x = M_max / (π · d ³ / 32) = 23,6 · 32 · 10 ^-6 / (π · 25 ³ · 10 ^{-3 · 3}) = 15 МПа;

Определим максимальные касательные напряжения от кручения:

τ = M_кр. / W_p = M_кр. / (π · d ³ / 16) = 87,2 · 16 · 10 ^-6 / (π · 25 ³ · 10 ^{-3 · 3}) = 28 МПа;

Для определения эквивалентного напряжения воспользуемся теорией прочности для пластичных материалов (третьей теорией прочности):

σ_экв. = (σ² + 4 · τ²) ^1/2 = (15 ² + 4 · 28 ²) ^1/2 = 58 МПа;

Что меньше допускаемого значения.

Выполним проверочный расчёт на кручение консольной части тихоходного вала. Диаметр консоли d = 20 мм, но так как она ослаблена шпоночным пазом уменьшим её диаметр в 1,1 раз и примем d = 18 мм.

τ = M_кр. / W_p = M_кр. / (π · d ³ / 16) = 87,2 · 16 · 10 ^-6 / (π · 18 ³ · 10 ^{-3 · 3}) = 76 МПа;

Для определения эквивалентного напряжения воспользуемся теорией прочности для пластичных материалов (третьей теорией прочности):

σ_экв. = (σ² + 4 · τ²) ^1/2 = (0 ² + 4 · 76 ²) ^1/2 = 152 МПа;

Что меньше допускаемого значения.