2015-06-16
317
Для соединения конического колеса с валом по результатам, полученным в разделе 4, требуется рассчитать посадку с гарантированным натягом.
Запас сцепления ступицы с валом (с.9) К = 4,5.
По формуле (3.8): p = 2000 TK / p fd 2 l, где Т = 209 Н×м, f = 0,08 (сталь – сталь, сборка прессованием), d = 40 мм, l = l СТ1 = 40 мм, получим:
р = 2000×209 / p×0,08×402×40 = 26 МПа.
Коэффициенты жесткости (3.11): С 1 = – m1 = – 0,3 (так как вал сплошной, то d 1 = 0); С 2 = [1 + (40 / 60)2] / [1 - (40 / 60)2] + 0,3 = 2,9, где d 2 = d СТ' = (1,5...1,55) 40 = 60...62 мм; принято d СТ' = 60 мм.
Деформация деталей по формуле (3.10):
d = 103×26×40 (– 0,3 + 2,9) / (2,1×105) = 12,9 мкм.
Поправка на обмятие микронеровностей по формуле (3.12), где Ra 1 = Ra 2 = 0,8 мкм [1, c.349], u = 5,5 (0,8 + 0,8) = 8,8 мкм. Так как t 1 = t 2 = 200, то d t = 0.
Потребный минимальный натяг по формуле (3.9): [ N min] ³ 12,9 + 8,8 = 21,7 мкм.
Максимальное давление, допускаемое прочностью ступицы (sТ2 = 750 МПа – сталь 40Х): [ p max] = 0,5×750 [1 – (40 / 60)2] = 208 МПа.
Максимальный натяг (3.14): [ N max] £ 12,9×208 / 26 + 8,8 = 112 мкм.
По таблице 3.5 из условий [ N min] £ N minП и [ N max] ³ N maxП для d =40 мм
будем иметь посадку Н 8 / х 8, для которой N minП = 52 мкм > [ N min] = 21,7 мкм.
N maxП = 108 мкм < [ N max] = 112 мкм.
Сила запрессовки ступицы по формуле (3.16): F П = p×40×40×200×0,2 = 201060 Н =
= 201 кН, где p max = (108 – 8,8) ×26 / 12,9 = 200 МПа; f П = 0,2 (сталь – сталь).
Шпоночное соединение
Для того же соединения колеса с валом вместо гарантированного натяга используем шпоночное соединение.
Сечение шпонки (таблица 3.1) для d = 40 мм b x h = 12 x 8 мм, t 1 = 5 мм, t 2 = 3,3 мм,
l = 28...140 мм. Длина шпонки для l СТ1 = 40 мм по формуле (3.5) l' = 40 – (5...10) = 35...30 мм. Из интервала l = 28...140 мм принимаем l = 32 мм. Расчетная длина шпонки l Р = l – b = 32 –
- 12 = 20 мм. Напряжения смятия (3.6): sСМ = 2000×209 / (40×20×0,4×8) = 163 МПа < [sСМ] =
= 325 МПа. Условие прочности выполняется.
В этом случае, например, посадка колеса может быть выбрана Æ40 Н 7/ r 6.
