слює розрахункову схему валу (рис. 7.46). На шестерню діють взаємно перпендикулярні окружна Ft і радіальна Fv сили. Замінимо їх дію на вал дією результуючої сили:
В
Сила fрез перетинає вісь вала в точці "С" під прямим кутом. Повернемо вал так, щоб fрез була спрямована вертикально і Викреслити розрахункову схему (див. рис. 7.4В). На вал діє плоска система сил fрез, реакції підшипників Ra і Re. Т. к. сила fрез розташована на однаковій відстані від підшипників А і Б, те їх реакції спрямовані, як показано на схемі, і рівні:
Ra = Rb = fрез/2 = 53 Г— 10 3 /2 = 26,5 Г— 10 3 Н = 26,5 КН.
Вибираємо для виготовлення вала сталь 45 ГОСТ 1050-88, має такі механічні властивості: межа міцності Оґв = 890 МПа (н/мм 2 ), межа плинності Т = 650 МПа (н/мм 2 ), межа витривалості за нормальними напруженням Оґ-1 = 380
МПа (н/мм 2 ), межа витривалості по дотичних напруженням
Д© -1 = 0,58 Г— Оґ-1 = 0,58 Г— 380 = 220 МПа (н/мм 2 ),
середня твердість - 285 НВ, термообробка-поліпшення. p> Визначаємо згинальні моменти в перерізу валу:
Міа = Мів = МІБ = 0; Міс = Ra Г— 0,4 = 26,5 Г— 10 з Г— 0,4 = 10,6 Г— 10 3 Н.м.
Будуємо епюру згинальних моментів (рис. 5.4г).
Обертовий момент передається від середини маточини напівмуфти, насадженої на крайню ліву шийку валу (див. рис. 5.4) до середини подвенцовой шестерні за годинниковою стрілкою (якщо дивитись з боку напівмуфти). Під його дією в перетинах вала на ділянці ВС виникають крутний моменти, однакові в кожному перетині і рівні: Мк = Т - 13446 Н.м. Будуємо епюру крутних моментів (рис. 5.4д). Як видно з епюр Мі і Мкр, небезпечним є перетин валу в точці "С" діаметром d = 220 мм = 0,22 м. Визначаємо діючі в ньому напруги:
1) вигину -
В
2) кручення -
В
Напруження згину змінюються по симетричному циклу з амплітудою, рівною: Оґа = Оґі = 10,0 МПа, (н/мм 2 ). Напруги кручення змінюються за отнулевому циклу з амплітудою, рівною: Д©а = Д©к/2 = 6,3/2 = 3,15 МПа. У перетині валу "С" - два концентрату напруги: шпонковий паз з жолобником і посадка з натягом. Згідно приміткою в (2) - С. 15, табл. 02, у розрахунок приймаємо концентрацію напружень від посадки шестерні. Визначаємо для небезпечногоперетину "С" валу коефіцієнти, що впливають на концентрацію напруг:
1) коефіцієнт впливу шорсткості поверхні - Kf = 1,2 (2) - С. 15, табл. 03;
2) коефіцієнт впливу поверхневого зміцнення (без нього) - Kv = 1,0; (2) - С. 15, табл. 04;
3) ставлення ефективних коефіцієнтів концентрації напружень
В
4) коефіцієнт концентрації для небезпечногоперетину
В
Визначаємо межі витривалості валу в небезпечному перерізі:
В
Визначаємо розрахункові коефіцієнти запасу міцності вала в небезпечному перерізі по нормальних і дотичних напруг:
В
Визначаємо загальний розрахунковий коефіцієнт запасу міцності вала в перетині "С":
В
Витривалість валу забезпечується, т. к. S> [S] = 2,5. br/>В
Рис. 5.4. Схеми до розрахунку вала
5.6 Підбір і розрахунок на міцність шпонок
5.6.1 Підбір та розрахунок шпоночно з'єднання "вал-шестерня"
Вихідні дані:
1) діаметр валу d = dш = 190 мм;
2) передається шпонковим з'єднанням обертальний момент Т = 13446 Н. м = 13446 Г— 10 3 Н.мм;
3) навантаження мінлива, з тимчасовими перевантаженнями на 20%
По діаметру вала d = 190 мм для з'єднання з ним шестерні приймаємо призматичну шпонку з округленими торцями, має такі розміри поперечного перерізу по ГОСТ 23360-78:
1) ширина b = 45 мм;
2) висота h = 25 мм;
3) глибина паза t1 = 15 мм.
Приймаються для виготовлення шпонки сталь 45 ГОСT 1050-88, що має допускаються напруги на зминання при змінному навантаженні [Оґ] см = 70 ... 100 Н/мм 2 ; приймаємо [<5] см = 80 Н/мм 2 . (2) - С. 77
Розрахункова довжина шпонки дорівнює:
В
Повна довжина шпонки дорівнює: в„“ = в„“ р + b = 208 + 45 = 253 мм; приймаємо по ГОСТ 23360-78 I = 250 мм. Записуємо умовне позначення шпонки: 45x25x250 ГОСТ 23360-78. Довжину маточини шестерні приймаємо на 10 мм більше довжини шпонки:
в„“ ст.ш. = 250 +10 = 260мм. p> 5.6.2 Розрахунок шпоночно з'єднання "вал - полумуфта"
Вихідні дані:
1) діаметр валу d = dп = 150 мм;
2) передається крутний момент Т = 13446 Н. м;
3) навантаження-змінна, з тимчасовими перевантаженнями до 20%.
Приймаються призматичну шпонку з обома округленими кінцями, що має розміри поперечного перерізу по ГОСТ 23360-78:
1) ширину b = 36 мм;
2) висоту h = 20 мм;
3) глибину паза t1 = 12 мм.
...
