Пример выполнения ДЗ№6

Расчет шпоночных (шлицевых) соединений.
Цель: Конструирование и расчет шпоночных (шлицевых) соединений
редуктора.
Шпонка на выходном конце быстроходного вала.
Вращающий момент: Т = 282Н ∗ м,
диаметр вала: 𝑑 = 45мм,
длина ступицы: 𝑙ст. = 63 мм,
Выбираем сечение шпонки по диметру от 44 до 50 мм ([1], табл. 19.11):
 b x h = 14x9
 глубина паза вала: 𝑡1 = 5,5мм
 глубина паза ступицы: 𝑡2 =3,8 мм
Длина шпонки определяется длиной ступицы:
𝑙 = 𝑙СТ − (5 ÷ 10)мм = 63 − (5 ÷ 10) = 58 ÷ 53(мм)
выбираем стандартную длину шпонки 𝑙 = 56мм
«Шпонка 14х9х56 ГОСТ 23360-78»
Расчетная длина шпонки со скругленными концами:
𝑙р = 𝑙шп − 𝑏 = 56 − 14 = 42 мм
[𝜎]см = 150МПа - допускаемое напряжение смятия при переходной посадке на
вал ([3], стр. 252). При посадке с натягом [𝜎]см = 200МПа
Фактическое напряжение смятия:
2 ∗ 𝑇 ∗ 103
2 ∗ 282 ∗ 103
𝜎см =
=
= 85,3(МПа)
𝑑 ∗ (ℎ − 𝑡1 ) ∗ 𝑙р 45 ∗ (9 − 5,5) ∗ 42
Условие прочности выполняется.
Шлицевое соединение на выходном конце тихоходного вала.
Вращающий момент: Т = 11168Н ∗ м,
диаметр вала: 𝑑 = 120мм,
длина ступицы: 𝑙ст. = 168мм,
Выбираем сечение шлица по диаметру d=102 мм ([1], табл. 19.12):
 D = 108 мм
 z= 10мм
 b=16 мм
 𝑓 = 0,5
2 ∗ 𝑇 ∗ 103
𝜎см =
𝑑ср ∗ 𝑧 ∗ 𝜓 ∗ ℎ ∗ 𝑙
Где 𝜓 = 0.7 ÷ 0.8 = 0,75 , учитывает неравномерность распределения нагрузки
𝐷 + 𝑑 102 + 108
=
= 105
2
2
𝐷 − 𝑑 108 − 102
ℎ=
=
=3
2
2
2 ∗ 11168 ∗ 103
𝜎см =
= 56,3 (МПа)
105 ∗ 10 ∗ 0,75 ∗ 3 ∗ 168
[𝜎]см = 150МПа - допускаемое напряжение смятия для шлицевого соединения.
Условие прочности выполняется.
Шпонка под червячным колесом.
Вращающий момент: Т = 11168Н ∗ м,
диаметр вала: 𝑑 = 142мм,
длина ступицы: 𝑙ст. = 199 мм,
Выбираем сечение шпонки по диметру от 95 до 110 мм ([1], табл. 19.11):
 b x h = 28x16
 глубина паза вала: 𝑡1 = 10мм
 глубина паза ступицы: 𝑡2 =6,4 мм
Длина шпонки определяется длиной вала под колесом:
𝑙 = 𝑙СТ − (5 ÷ 10)мм = 199 − (5 ÷ 10) = 194 ÷ 189(мм)
выбираем стандартную длину шпонки 𝑙 = 200мм
«Шпонка 28х16х200 ГОСТ 23360-78»
Расчетная длина шпонки со скругленными концами:
𝑙р = 𝑙шп − 𝑏 = 200 − 28 = 172 мм
[𝜎]см = (110 … 190)МПа - допускаемое напряжение смятия при переходной
посадке на вал ([3], стр. 252).
Фактическое напряжение смятия:
2 ∗ 𝑇 ∗ 103
2 ∗ 11168 ∗ 103
𝜎см =
=
= 152(МПа)
𝑑 ∗ (h − 𝑡1 ) ∗ 𝑙р 142 ∗ (16 − 10) ∗ 172
Перегрузка (𝜎см. > 1,05[𝜎см. ], 152МПа < 1,05 ∗ 150 = 158 МПа) отсутствует.
Условие прочности выполняется.
𝑑ср =
2
Таблица допусков и посадок с расчетами натягов и
зазоров для сопряжений тихоходного вала редуктора.
Отверстие
Сопряжение
Посадка
Зубчатое
колесо - вал
64
Внутреннее
кольцо
подшипника
- вал
Наружное
кольцо
подшипника
- корпус
Крышка
подшипников
- корпус
Шпонка – паз
вала
Шпонка – паз
ступицы
Звездочка вал
Вал
Натяг
Зазор
ES
(мкм)
EI
(мкм)
es
(мкм)
ei
(мкм)
Max
(мкм)
Min
(мкм)
Max
(мкм)
Min
(мкм)
H7
p6
+30
0
+51
+32
51
2
-
-
55
L0
k6
-15
0
+21
+2
36
2
-
-
100
H7
l0
+35
0
-15
0
-
-
50
0
100
H7
h6
+35
0
0
-22
-
-
57
0
-22
-74
0
-52
74
-
30
-
+26
-26
0
-52
26
-
78
-
+25
0
0
-16
-
-
41
0
P9
h9
Js9
18
h9
H7
45
h6
18
3