Ориентировочный расчёт валов. Эскизная компоновка редуктора. Приближённый расчёт валов редуктора, страница 8

2)  Выбраны сечения шпонок с полукруглыми торцами. Для вала Iпринята шпонка сечением b×h×l×t₂ = 8×7×50×3,3; для вала II–  10×8×45×3,3 [11].

3)  Расчётные длины шпонок – формула (189):

4)  Допускаемые напряжения. При свободной посадке полумуфты на вал I(диаметр 26Н7/h6) нагрузка передаётся шпонкой и допускаемое напряжение минимальное: [s_см] = 80 МПа. Коническое колесо на вал напрессовывается (посадка Æ36 H7/s6), а шпонка поставлена как страховочный элемент. Для этого случая допускаемое напряжение максимальное: [s_см] = 200 МПа. Рабочие напряжения смятия по формуле (188)

Вывод. Прочность достаточна.

Результаты расчётов сведены в табл. 28.

Таблица 28

Параметры шпоночных соединений

21. ШЛИЦЕВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

В данном проекте шлицы применяют в коробках передач и на выходных валах редукторов. Для гладких валов принимают соединения с наружным диаметром D, равным диаметру вала. В шлицевых валах коробок внутренний диаметр dпринимают больше диаметра соседнего участка. Наибольшее применение в отечественном машиностроении нашли прямобочные шлицевые соединения.

Эвольвентные шлицы имеют наружный диаметр D, кратный 5 мм, так же, как внутренний диаметр d  подшипников качения, что позволяет их использовать в гладких валах, не имеющих упорных буртов. Шлицы проверяют на смятие рабочих граней шлицев и на износ.  Для прямобочных шлицев

,                                     (195)

где S_F— удельный суммарный статический момент площади рабочих поверхностей соединения относительно оси вала, мм³/мм; l— рабочая длина соединения, мм; l≈ 1,5d.

Для эвольвентных зубьев

,                                (196)

где К_З – коэффициент неравномерности нагрузки по шлицам; К_З = 0,7...0,8; z– число зубьев; h– рабочая высота зубьев, h@ m; d_cp– средний диаметр соединения, d_ср = mz.

Допускаемые напряжения приведены в прил. Ж.

Пример 19. Рассчитать шлицевый хвостовик тихоходного вала коническо-цилиндрического редуктора по исходным данным примера 16: крутящий момент  T_III  = 226 Н·м; диаметр вала  = 45 мм.

Решение.

1.  Назначена длина ступицы малой звёздочки по формуле (181)

Принята длина ступицы l_ст = 60 мм (Прил. В). Приняты прямобочные шлицы средней серии  z×d×D×b = 8×52×60×10 c параметром S_F = 672 мм³/мм (Прил. Е).Допускаемое напряжение смятия   = 70 МПа [11].

2.  Рабочие напряжения смятия по формуле (190)

Вывод. Прочность достаточна.

22. УТОЧНЁННЫЙ РАСЧЁТ ВАЛОВ

Уточнённый расчёт заключается в определении коэффициентов запаса выносливости s в опасных сечениях вала. Его выполняют после подбора шпонок, выбора посадок, расчёта подшипников качения и окончательного конструирования колёс, шкивов, звёздочек, валов, корпусных деталей, подшипниковых узлов. Опасными являются сечения, где действуют крутящие и наибольшие изгибающие моменты при наличии концентраторов напряжений таких как шпоночная канавка, шлицы, напрессовка, резьба, переходное сечение и др. Так, на промежуточном валу коническо-цилиндрического редуктора (рис. 37, ж) опасными будут сечения на участке 3-4¢ в зоне действия крутящего момента Т:

1) сечение А-А, где действуют крутящий и изгибающие моменты и ; концентратор напряжений — шпоночная канавка;

2) сечение Б-Б у края ступицы колеса, концентратор напряжений — напрессовка; изгибающие моменты определяют методом линейной интерполяции (см. пример 20);