[σзм] – допустимі напруження на зминання,,(табл. 9.1);
Т – крутний момент на валу, Нмм;
d – діаметр вала, мм;
l – довжина шпонки, мм, (табл. 9.2);
b – ширина шпонки, мм, (табл. 9.2);
h – висота шпонки, мм, (табл. 9.2);
t1 – глибина шпонкового пазу на валу, (табл. 9.2).
Допустимі напруження на зминання при стальній маточині.
Таблиця 9.1
Характер навантаження
|
Допустимі напруження [σзм],
|
Спокійне без поштовхів
|
100
|
Легкі поштовхи
|
80
|
Ударні навантаження
|
60
|
Якщо умова міцності не виконується (тобто ), то допускається встановлення двох шпонок під кутом 180°. При цьому передбачається, що кожна шпонка сприймає половину навантаження.
В пояснювальній записці курсового проекту доцільно показати ескіз шпонкового з’єднання.
Приклад перевірочного розрахунку шпонки під зубчатим колесом наведений у додатку 1.
10. Перевірочний розрахунок валів.
Перевірочний розрахунок валів полягає у визначенні коефіцієнтів безпеки s для небезпечних перерізів, та порівнянні їх з допустимими значеннями [s].
Приймається для валів зубчатих редукторів, що нормальні напруження від згину змінюються за симетричним циклом, а дотичні від кручення – за віднульовим.
Границя витривалості матеріалу вала для згину визначається за формулою
, (10.1)
де σВ – границя міцності матеріалу вала, , (табл. 2.1);
Шпонки призматичні, ГОСТ 23360 – 78 (зі скороченнями).
Таблиця 9.2
Границя витривалості матеріалу вала для кручення:
, (10.2)
Для визначення амплітуди та середнього напруження циклу дотичних напружень необхідно знати полярний момент опору перерізу WP. Для валів круглого поперечного перерізу полярний момент перерізу вказаний у табл. 10.1, для валів із шпонковим пазом – у табл. 10.2.
Моменти опору валів круглого перерізу.
Таблиця 10.1
Діаметр вала, d, мм
|
WP, см3
|
Wх, см3
|
20
|
1,571
|
0,785
|
21
|
1,818
|
0,909
|
22
|
2,09
|
1,045
|
24
|
2,71
|
1,357
|
25
|
3,07
|
1,534
|
26
|
3,45
|
1,726
|
28
|
4,31
|
2,16
|
30
|
5,30
|
2,65
|
32
|
6,43
|
3,22
|
33
|
7,06
|
3,53
|
34
|
7,72
|
3,86
|
35
|
8,42
|
4,21
|
36
|
9,16
|
4,58
|
38
|
10,77
|
5,39
|
40
|
12,57
|
6,28
|
42
|
14,55
|
7,27
|
45
|
17,89
|
8,95
|
48
|
21,7
|
10,86
|
50
|
24,5
|
12,27
|
52
|
27,6
|
13,80
|
55
|
32,7
|
16,38
|
60
|
42,4
|
21,20
|
Амплітуда та середнє напруження циклу дотичних напружень визначається за формулою
, (10.3)
Коефіцієнт безпеки по нормальних напруженнях
, (10.4)
де kσ – коефіцієнт концентрації нормальних напружень, для валів зі шпонковою канавкою по табл.10.3;
εσ – масштабний коефіцієнт по нормальних напруженнях, для валів зі шпонковою канавкою по табл.10.4;
ψσ – коефіцієнт який враховує вплив середніх нормальних напружень на міцність вала, табл. 10.5.
Для дільниць валів з напресованими деталями приймається відношення за табл. 10.6.
Коефіцієнт безпеки по дотичних напруженнях
, (10.4)
де kτ – коефіцієнт концентрації дотичних напружень, для валів зі шпонковою канавкою по табл.10.3;
ετ – масштабний коефіцієнт по дотичних напруженнях, для валів зі шпонковою канавкою по табл.10.4;
ψτ – коефіцієнт який враховує вплив середніх дотичних напружень на міцність вала, табл. 10.5.
Моменти опору валів зі шпонковим пазом.
Таблиця 10.2
Діаметр вала, d, мм
|
WP, см3
|
Wх, см3
|
20
|
1,44
|
0,655
|
21
|
1,68
|
0,770
|
22
|
1,94
|
0,897
|
24
|
2,55
|
1,192
|
25
|
2,81
|
1,275
|
26
|
3,18
|
1,453
|
28
|
4,01
|
1,855
|
30
|
4,97
|
2,32
|
32
|
5,94
|
2,73
|
33
|
6,55
|
3,02
|
34
|
7,19
|
3,33
|
35
|
7,87
|
3,66
|
36
|
8,59
|
4,01
|
38
|
10,04
|
4,66
|
40
|
11,79
|
5,51
|
42
|
13,72
|
6,45
|
45
|
16,74
|
7,80
|
48
|
20,5
|
9,62
|
50
|
22,9
|
10,65
|
52
|
25,9
|
12,10
|
55
|
30,8
|
14,51
|
60
|
40,0
|
18,76
|
Для дільниць валів з напресованими деталями приймається відношення за табл. 10.6.
Якщо у перерізі існує декілька концентраторів напружень, то враховується той, для якого відношення більше.
Значення kσ та kτ для валів зі шпонковою канавкою.
Таблиця 10.3
Коефіцієнти
|
σВ ,
|
600
|
700
|
800
|
900
|
kσ
|
1,6
|
1,75
|
1,8
|
1,9
|
kτ
|
1,5
|
1,6
|
1,7
|
1,9
|
Значення εσ та ετ для валів зі шпонковою канавкою.
Таблиця 10.4
Сталь
|
Діаметр вала d, мм
|
20
|
30
|
40
|
50
|
70
|
100
|
200
|
Вуглецева
|
εσ
|
0,92
|
0,88
|
0,85
|
0,82
|
0,76
|
0,70
|
0,61
|
ετ
|
0,83
|
0,77
|
0,73
|
0,70
|
0,65
|
0,59
|
0,52
|
Легована
|
εσ, ετ
|
0,83
|
0,77
|
0,73
|
0,70
|
0,65
|
0,59
|
0,52
|
Значення ψσ та ψτ .
Таблиця 10.5
Сталь
|
ψσ
|
ψτ
|
Вуглецева
|
0,2
|
0,1
|
Легована
|
0,25…0,30
|
0,1
|
Результуючий коефіцієнт безпеки перевіряється за умовою міцності
, (10.6)
де [s] – допустимий коефіцієнт безпеки, табл. 10.7.
Приклад перевірочного розрахунку веденого валу редуктора наведений у додатку 1.
Значення для валів з напресованими деталями.
Таблиця 10.6
Діаметр вала d, мм
|
σВ ,
|
600
|
700
|
800
|
900
|
14
|
2,0
|
2,3
|
2,6
|
3,0
|
22
|
2,35
|
2,6
|
3,0
|
3,4
|
30
|
2,6
|
2,8
|
3,3
|
3,8
|
40
|
2,7
|
3,2
|
3,65
|
4,0
|
50
|
3,3
|
3,6
|
4,0
|
4,5
|
Примітка. Для дотичних напружень
|
Значення [s] для валів.
Таблиця 10.7
Тип розрахунків
|
Коефіцієнт [s]
|
Без додаткового розрахунку на жорсткість
|
2,5
|
З додатковим розрахунком на жорсткість
|
1,7
|
11. Посадки деталей редуктора.
Посадки деталей редуктора призначаються згідно з рекомендаціями ГОСТ 25347 – 82 (табл. 11.1).
Приклад вибору посадок деталей редуктора наведений у додатку 1.
Посадки деталей передач.
Таблиця 11.1
Посадки
|
Приклади з'єднань
|
,
|
Зубчаті та черв'ячні колеса на вали при важких ударних навантаженнях.
|
,
|
Зубчаті та черв'ячні колеса на вали, зубчаті муфти на вали при середніх та невеликих поштовхах.
|
, ,
|
Зубчаті колеса на вали при частому демонтажу, муфти.
|
, ,
|
Стакани кришок підшипників, розпірні втулки.
|
,
|
Шківи і зірочки.
|
|
Розпірні кільця, манжети.
|
|
Вали під внутрішні кільця підшипників кочення.*
|
|
Корпус під зовнішні кільця підшипників кочення.*
|
* - для підшипників кочення вказуються відхилення валів та отворів, а не позначення полів допусків, тому що підшипники є готовими виробами, які йдуть на складання без додаткової обробки.
|
Технологічна частина.
|