Расчет вала на прочность при кручении.

1. Так как пока не определены размеры вала по длине, проводим предварительный расчет наименьшего диаметра вала, который имеет ступень со шпоночным пазом, только на кручение (мм)

где T – вращающий момент, Н·м,

Полученное значение d скорректируем в большую сторону по диаметру цилиндрического отверстия полумуфты d=20 мм.

2. Диаметр шеек вала (их две) под подшипники(мм)

3. Диаметр шейки вала под ступицу насадной детали

4. Диаметр упругого буртика шейки вала под ступицу насадной детали (мм)

Выбор типоразмера муфты

После того, как в курсовом проектировании определёны вращающий момент Т (Нм) и диаметр d (мм) ступени вала малого шкива или малой звёздочки открытой передачи, соединяющейся с одной полумуфтой, наступает этап выбора типоразмера заданного вида соединительной муфты с последующей разработкой чертежа её общего вида.

Выбор производим в следующем порядке.

1. Согласно ГОСТ 21424-93 или по данным, приведённым в одной из таблиц К21, К23, К26 [11] выбираем величину передаваемого муфтой вращающего момента ближайшую большую к величине, рассчитанной для этого вала в курсовом проекте.

Муфтой соответствующей данным требованиям и величине передаваемого момента является муфта цепная однорядная с приводной цепью ПР19, 0, 5-3180. Максимально допустимый вращающий момент для которой равен 63 Нм.

2. Аналогично выбираем в этом типоразмере муфты величину диаметра цилиндрического отверстия полумуфты d и корректируем по нему рассчитанное значение диаметра d ступени вала со шпоночным пазом и считаем все остальные диаметры d₁ d₂, d₃ (смотри п.п. 3.5.1).

Выбираем цилиндрическое отверстие полумуфты диаметром 20 мм.

3. Выписываем из таблицы остальные размеры муфты для последующих расчётов и составления чертежа её общего вида.

Основные размеры муфты:

Диаметр отверстий - d=20 мм.

Длина цилиндрического отверстия полумуфты - l=36 мм.

Диаметр корпуса - D=110 мм.

Допустимый передаваемый момент - T=63 Нм.

Угловая скорость не более - w=170 c^-1

Число зубьев полумуфты – 12

Расчет длины ступени и шеек вала

1. Длину l ступени вала диаметра d (со шпоночным пазом) следует назначить на 5..7 мм больше длины цилиндрического отверстия полумуфты l=40мм

2. Длина l1 шейки вала под подшипник равна ширине подшипника l1=17

3. Длина 1₂ шейки вала под ступицу насадной детали (шкива или звёздочки) на 10... 15 мм больше длины ступицы, назначим ее равной 40 мм

Расчёт вала на прочность при кручении и изгибе

1. Кроме вращающего момента Т(Нм) на вал открытой передачи действует изгибающий момент М_и(Нм) от действия силы натяжения ремня или цепи F_оп(H):

M_и=0, 001F_оп (l₁+l₂),

где 0, 001 - коэффициент перевода миллиметров в метры;

l₁ и 1₂ - длина шеек вала под подшипник и под насадную деталь соответственно, мм.

2. Эквивалентный момент для проверки диаметра вала на одновременные кручение и изгиб (Нм):

2. Условие прочности на кручение и изгиб ступени вала, имеющей диаметр d (мм):

где [σ ]_в - допускаемое нормальное напряжение материала, МПа.

Если неравенство выполняется, то рассчитанный в п.п. 3.5.1 диаметр d корректировать не требуется.

Расчёт шпоночного соединения

Для соединения конца вала (участка ступени) с муфтой применяют шпонки призматические со скруглёнными торцами по ГОСТ 23360-78 из стали, имеющей σ _в> 600 МПа [1].

1. Длину шпонки 1 назначают на 5... 10 мм меньше длины отверстия полумуфты, насаживаемой на вал, сечение шпонки b-h (мм) — соответственно диаметру ступени вала d (мм) [2, 3].

l=30мм.

b·h=9

2. Назначенные размеры и материал шпонки проверяют на смятие по формуле:

где Т - вращающий момент на валу;

1_Р =1 – b - рабочая длина шпонки, мм;

t₁ - глубина паза вала, мм;

[ σ ]_см - допускаемое напряжение смятия, МПа.

Если условие не выполняется, следует увеличить размеры поперечного сечения шпонки.

Кроме того, шпонку проверяют на срез по формуле:

где [τ ]_ср - допускаемое напряжение среза, МПа.

Расчёт соединения с натягом

Соединения с натягом между насадной деталью и валом повышает их взаимную точность центрирования по сравнению со шпоночным соединением, поэтому их применяют там, где требуется точность сборки, в частности, в механических передачах.

1 2 345