ПРОВЕРКА ВАЛА ПО СТАТИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ

 

Эту проверку производят в целях предупреждения пластической деформации и разрушений с учетом кратковременных перегрузок (например, при предельном моменте во время срабатывания предохранительной муфты).

Расчет проводят в наиболее опасных сечениях, чаще всего по 4-ой теории прочности, по зависимости

, (18)

где , , . (19)

 

РАСЧЕТ ВАЛОВ НА ЖЕСТКОСТЬ

 

Под действием нагрузок валы в процессе работы получают линейные и угловые перемещения. При больших прогибах вала ухудшается зацепление вала в передачах, а при больших углах поворота увеличивается концентрация напряжений в зацеплении и ухудшается работа подшипников. Условия для обеспечения требуемой жесткости записываются в виде

, (20)

где - возникающий и допускаемый прогибы вала;

- возникающий и допускаемый угол поворота вала.

Для валов передач обычно принимают равным 0, 1m для цилиндрических передач и 0, 05m для конических (m – модуль зацепления), равным 0, 005 раз для радиальных шариковых подшипников и 0, 001 для роликовых подшипников.

Прогиб и угол поворота вала определяют через интеграл Мора и способом Верещагина. Для двух схем нагружения величин Y может быть определена по зависимостям, представленным в С.9. в них обозначено Е – модуль упругости, равный для стали 2, 1 •10⁵Мпа, I – момент инерции на изгиб круглого сечения, равный приближенно 0, 05d⁴ – где d усредненный диаметр.

В цилиндрических и конических редукторах расчет на жесткость, как правило, не проводят, поскольку валы короткие и достаточно больших диаметров. Проверке на жесткость, обычно, подвергают тонкие и длинные валы, какими, например, являются валы червяков в червячных редукторах.

 

СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ

С.1.

Механические свойства некоторых марок сталей, применяемых при изготовлении валов

Вид стали и стандарт	Марка	Состояние или термообработка	Диаметр, при котором определены свойства, мм	Временное сопротивление разрыву, σ В	Предел текучести, σ Т
МПа
Стали обыкно- венного качества ГОСТ 380-94	Ст. 3	Г		490…630
Стали углеро- дистые качест- венные ГОСТ 1050-88		Н У
	Н У 3.0
Стали лигиро- ванные ГОСТ 4543-71 в ред. 1990г.	20Х	У Ц.3.0
40Х	У 3.0
40ХН	Н У Ц.3.0	Любой
30ХГТ	У Ц.3.0
30ХГСА	У 3.0	Любой

Примечание: 1. Обозначение термообработки: Г – горячекатаная, Н – нормализация, У – улучшение, З – закалка, О – отпуск.

2. Предел выносливости при симметричном знакопеременном цикле изгиба и кручении .

С.2.

Значения эффективных коэффициентов концентрации К_σ и К_τ при действии изгибающих и крутящих моментов

 

Рис.1	D/d	r/d	Кσ при σ в, МПа	Кτ при τ в, МПа
600		1000	600		1000
1, 1	0, 02 0, 06 0, 10	1, 96 1, 51 1, 34	2, 20 1, 54 1, 37	2, 50 1, 60 1, 39	1, 35 1, 18 1, 11	1, 38 1, 20 1, 13	1, 4 1, 24 1, 16
1, 2	0, 02 0, 06 0, 10	2, 34 1, 71 1, 48	2, 68 1, 76 1, 51	3, 10 1, 84 1, 54	1, 50 1, 27 1, 17	1, 67 1, 33 1, 21	1, 81 1, 39 1, 26
Св.1, 2	0, 02 0, 06 0, 10	2, 40 1, 85 1, 57	2, 80 1, 90 1, 61	3, 10 2, 00 1, 65	1, 70 1, 35 1, 21	1, 80 1, 45 1, 28	2, 10 1, 55 1, 34
Рис. 2	t/r	r/d	1, 77 1, 62	1, 96 1, 72	2, 16 1, 82	1, 27 1, 18	1, 37 1, 29	1, 48 1, 37
0, 5	0, 04 0, 10
1, 0	0, 04 0, 10	1, 80 1, 65	2, 0 1, 75	2, 20 1, 85	1, 35 1, 23	1, 47 1, 37	1, 62 1, 47
Шпоночный паз	1, 75	2, 05	2, 3	1, 5	1, 9	2, 2
Эвольвентные шлицы, зубчатые колеса Прямобочные шлицы	2, 28 2, 36	2, 42 2, 55	2, 58 2, 70	1, 46 1, 55	1, 52 1, 65	1, 58 1, 72
Резьба	1, 95	2, 3	2, 6	1, 35	1, 5	1, 7

С.3.

Значения масштабного фактора ε _σ для деталей из стали

Материал	При диаметре вала d, мм
Углеродистая сталь σ в=400…500 МПа	0, 92	0, 88	0, 85	0, 82	0, 79	0, 74	0, 70	0, 63
Углеродистая и легированная сталь σ в =500…800МПа	0, 89	0, 85	0, 81	0, 78	0, 75	0, 70	0, 68	0, 61
Легированная сталь σ в=800…1200 МПа	0, 86	0, 63	0, 77	0, 74	0, 72	0, 67	0, 65	0, 59
Легированная сталь σ в=1200…1600 МПа	0, 83	0, 77	0, 70	0, 70	0, 68	0, 64	0, 62	0, 57

ε _τ для легированных сталей равен ε _σ , для углеродистых ε _τ 0, 85ε _σ .

С.4.

Значение коэффициента шероховатости поверхности β _П

Вид обработки	β П при σ в, МПа	Вид обработки	β П при σ в, МПа
Шлифование				Обдирка	0, 83	0, 8	0, 76
Обточка	0, 95	0, 91	0, 83	Необработанная поверхность	0, 73	0, 65	0, 57

С.5

Значение коэффициентов упрочнения β _У

Вид упрочне-ния	Образец	Вид упрочне- ния	Образец
Без концен- трации на- пряжений	С концен- трацией на- пряжений	Без концен- трации на- пряжений	С концен- трацией на- пряжений
Закалка ТВЧ Азотиро-вание Цемента-ция	1, 2…1, 5   1, 1…1, 15   1, 1…1, 25	1, 5…2, 5   1, 3…2, 0   1, 3…1, 8	Обкатка роликом Обдувка дробью	1, 1…1, 25   1, 1…1, 2	1, 3…1, 8   1, 1…1, 5
Большие значения при большей концентрации

С.6

Отношение коэффициентов концентрации и масштабных факторов для участков вала с напрессованными деталями

.

Диаметр вала d мм	Kσ /ε σ при σ в, Мпа
	2, 5	3, 0	3, 5	4, 25
	3, 05	3, 65	4, 3	5, 2
100 и более	3, 3	3, 95	4, 6	5, 6
Диаметр вала d мм	Kτ /ε τ при σ в, Мпа
	1, 9	2, 2	2, 5	2, 95
	2, 25	2, 6	3, 0	3, 5
100 и более	2, 4	2, 8	3, 2	3, 8

 

С.7.

Значение коэффициента чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений Ψ

Вид стали	Ψ σ	Ψ τ
Низкоуглеродистые стали Среднеуглеродистые стали Легированные стали	0, 05 0, 1 0, 15	0, 05 0, 1

С.8.

Размер шпоночного паза на валу при призматической шпонке, мм

 

Диаметр вала	Паз	Диаметр вала	Паз
Ширина, b	Глубина, t1	Ширина, b	Глубина, t1
Св.12до17 Св.17 до22 Св.22до30 Св.30до38 Св.38до44		3, 0 3, 5 4, 0 5, 0 5, 0	Св.44до50 Св.50до58 Св.58до65 Св.65до75 Св.75до85		5, 5 6, 0 7, 0 7, 5 9, 0

 

 

С.9.

Зависимость для определения прогибов Y под силами и углов поворота θ в подшипниках

	Схема вала
YD
YС

Пример расчета вала

Техническое задание: спроектировать выходной вал одноступенчатого цилиндрического редуктора по следующим данным:

Номинальный крутящий момент T = 300 Нм.

Предельный момент срабатывания

предохранительной муфты T_max = 600 Нм.

Усилия в зацеплении:

окружное F_t = 4000 Н;

радиальное F_R = 1550 Н;

осевое F_A = 1460 Н.

Начальный диаметр зубчатого колеса d_W = 160.

На выходной участок вала установить зубчатую компенсирующую муфту.

Проектирование вала

1.Наметим схему конструкции с назначением участков вала (рис.9).

 

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. IV. Проверка знаний правил пожарной безопасности
2. А. Проверка правильности соотношения
3. Алекс подошла ко мне, обняла, а после поцеловала.
4. АНАЛИЗ (РАЗБОР) ТЕМЫ И ПРОВЕРКА
5. Армия во главе с главнокомандующим Вернером фон Блормбергом, в свою очередь, потребовала устранения Рема
6. АУДИТОРСКАЯ ПРОВЕРКА ДВИЖЕНИЯ ДЕНЕЖНЫХ СРЕДСТВ.
7. АУДИТОРСКАЯ ПРОВЕРКА ИЗДЕРЖЕК ПРОИЗВОДСТВА И ВЫХОДА С/Х ПРОДУКЦИИ.
8. АУДИТОРСКАЯ ПРОВЕРКА НАЛИЧИЯ И ДВИЖЕНИЯ ОСНОВНЫХ СРЕДСТВ
9. Аудиторская проверка системы мотивации персонала в ООО «Газпром переработка»
10. Беспокойство — это тренировка будущего провала
11. В войнах XV — XVI вв. развивалась тактика русского войска, что было связано с изменением его состава и структуры и появлением новых средств борьбы.
12. В Калягине русская рать насчитывала до 15 тыс. человек и 18 августа 1609 г. на р. Жабне разбила сильный отряд Яна Сапеги.