Эпюра моментов была построена выше.

Определим опасное сечение:

Наиболее опасным является сечение 1 т.к. в нем действует наибольший изгибающий момент

Диаметр сечения d=0.08 м.

Вал изготовлен из Стали 45

Статическая прочность вала обеспечена.

На усталостную прочность

Проверка запаса прочности сечения 1:

Kv=2.8 - коэффициент влияния поверхностного упрочнения

Эффективные коэффициенты концентрации напряжений по табл 10.10 (t/r=3, r/d=0,03)

Ks=2.25

Kt=1.75

Kf=1.1 - коэффициент влияния шероховатости

Коэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения

Kds=0,76

Kdt=0.65

Кэффициенты концентрации напряжений опасного сечения:

KsD= (Ks/ Kds+ Kf-1)*1/ Kv=1,09

KtD=(Kt/ Kdt+ Kf-1)*1/ Kv=0,99

Пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения:

для стали 45

s-1=4.1*108Па

t-1=2.3*108Па

Коэффициенты чувствительности материала к ассиметрии цикла напряжений:

yt=0.10

Пределы выносливости вала:

s-1D=s-1/ KsD=3,76*108Па

t-1D=t-1/ KtD=2.32*108Па

Моменты, действующий в опасном сечении:

Эквивалентный изгибающий момент:

Амплитуды напряжений цикла:

Влияние ассиметрии:

ytD=yt/ KtD =0.10/0.985=0.101

Коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям:

Коэффициент запаса прочности на усталость:

Условие выполнено.

5. Расчет соединений

5.1 Шпоночные соединения

Шпоночные соединения применяются для передачи вращательного момента с колеса на вал. Чаще всего применяются призматические и сегментные шпонки. Во всех шпоночных соединениях при проектировании в данном случае использовались призматические шпонки, т.к. диаметры валов малы, и использование сегментных шпонок не допустимо из-за глубоких пазов для них. Рассчитываются шпоночные из условия прочности шпонки на смятие.

5.1.1 Шпонка на валу электродвигателя

Для d=32 мм: b =10 мм, h=8 мм по таблице 24.7 [cтр. 414-415]. Для стальной шпонки принимаем:

Полная длина шпонки L при скругленных концах:

По стандартному ряду длин шпонок принимаем L=18 мм.

Обозначение шпонки: «Шпонка 10 х 8 х 18 ГОСТ 23360-78»

5.1.2 Шпонка на конце быстроходного вала

Для d=26мм: b=5 мм, h=5 мм по таблице 24.27 [cтр. 432]. Для стальной шпонки принимаем:

Полная длина шпонки L при скругленных концах:

По стандартному ряду длин шпонок принимаем L=32 мм.

Обозначение шпонки: «Шпонка 5 х 5 х 32 ГОСТ 12081-72»

5.1.3 Шпонка на тихоходном валу (2 шт):

Для d=48 мм: b=14 мм, h=9 мм по таблице 24.29 [c. 433]. Для стальной шпонки принимаем:

Полная длина шпонки L при скругленных концах:

По стандартному ряду длин шпонок принимаем L=50 мм.

Обозначение шпонки: «Шпонка 14 х 9 х 50 ГОСТ 23360-78»

5.1.4 Шпонка на приводном валу (2 шт):

Для d=80 мм: b=20 мм, h=12 мм по таблице 24.29 [2 c. 433]. Для стальной шпонки принимаем:

Полная длина шпонки L при скругленных концах.

По стандартному ряду длин шпонок принимаем L=40 мм.

Обозначение шпонки: «Шпонка 20 х 12 х 50 ГОСТ 23360-78»

На конце приводного вала ставим такую же шпонку, так как они передают одинаковые моменты.

5.2 Сварное соединение

Вид сварки: выбираем сварку ручную электродами повышенного качества.

Данный способ соединений применен в конструкции приводного вала, в частности сварного барабана. В данном случае примененяются специальные втулки, к которым приваривается барабан, образуя единую конструкцию, что обеспечивает нам удобство сборки узла и простоту точения самого приводного вала при его изготовлении, в отличие от литого барабана.

Имеем тавровое соединение угловыми швами.

Соединение рассчитывается по касательным напряжениям, опасное сечение находится по биссектрисе прямого угла.

= (Тб/2)/Wк ['],

где ['] - допускаемое напряжение при статической нагрузке для сварных швов . Определяется в долях от допускаемого напряжения растяжения соединяемых деталей;

Тб - вращающий момент на барабане, Тб = 328.13 Нм;

Wк - момент сопротивления при кручении.

Для полого круглого сечения

Wк = (*D2*0,7*k)/4,

к - катет сварного шва, он находится в пределах 0,5*d k d ,

d - толщина меньшей из свариваемых заготовок, d = 8 мм;

к = 6 мм;

Wк = 3,14*802*0,7*6/4 =21100,8мм3;

Так как сварка ручная электродами повышенного качества, то

['] = 0,65*[]р,

[]р = т / S,

где S - коэффициент безопасности.

S = 1,35…1,6

В качестве материала используем сталь 3:

т = 220 МПа, S = 1,4.

Тогда []р =220/1,4 = 157,14 МПа,

['] = 0,65*157,14 = 102,14 МПа.

= (328,13*103/2)/121100,8= 15,55 МПа.

Получили, что =15,55 МПа ['] = 102,14 МПа.

Сварное соединение по ГОСТ 5264-80 Т1- 8-40/80

6. Расчет приводной цепи

Расчёт проводим на ЭВМ.

Исходные данные и результаты расчёта представлены в распечатке.

По таблице 12.1 (стр. 252 - Решетов) опеделяем приводную роликовую цепь: «ПР-3-25,4-17100»

7. Выбор роликовой обгонной муфты

Муфту выбираем из «атласа деталей машин» по номинальному вращательному моменту 400 Н м, и диаметру под вал 70 мм.

Обычно для роликовых обгонных муфт применяют =7 - угол подъема профиля в точке контакта с роликом.

Сила, действующая на ролик при передаче вращающего момента

F=T*103 /z*R*sin(/2)

где: z-число роликов, R- радиус до точки контакта.

F=103*328,13/5*(140/2)*sin(3,5)=15,35*103 НМ

По рекомендациям принимаем: l=2*d, H=1300 Мпа;

d- диаметр ролика

l- длина ролика

H- допускаемые контактные напряжения

Н=0.418*(2*F*E/d*l)1/2=270*(F/d*l)1/2H

при проектном расчете: d=(F*E)1/2/H /0.418 =17,8 мм

Расчет показывает, что ролики d=20 мм пройдут тем более.

Обгонная муфта скомбинирована с МУВП. Упругие элементы такой специальной муфты проверяются на смятие в предположение равномерного распределения нагрузки между пальцами.

Пальцы муфты изготавливают из Стали 45 и рассчитывают на изгиб:

8. Выбор упругой муфты