Расчет валов на совместное действие кручение и изгиба

⇐ ПредыдущаяСтр 9 из 11Следующая ⇒

Участок вала между опорами (под шестерней, колесом и т.п.) рассчитывают на совместное действие кручения и изгиба по эквивалентному моменту :

где – изгибающий момент; – крутящий момент.

Диаметр вала в опасном сечении:

где – напряжение в опасном сечении вала.

Силы, действующие на вал

На вал действуют входная сила (рис. 17.7) и выходная сила , работающие на скручивание вала, а также силы реакции опор и .

Окружные составляющие и определяются по крутящему моменту на валу и начальным диаметрам колес :

Рис. 17.7 – Силы, действующие на вал

Результирующие силы на зубьях передач эвольвентного двадцатиградусного зацепления, действующие на вал, рассчитываются по следующим формулам:

Изгибающий момент в точке

Схема нагружения вала представлена на рис. 17.8.

Рис. 17.8 – Схема нагружения вала

Силы в левой опоре:

Силы в правой опоре:

Выбор знака «+» или «− » зависит от схемы установки вала (в представленном примере знак следует использовать знак «+»).

Силы реакции опор

Силы реакции опор рассчитываются по следующим формулам:

где – угол между плоскостями действия сил и , который определяется из свертки валов (рис. 17.9).

Рис. 17.9 – Пример свертки валов

Рекомендации по конструированию валов и осей

1. Валы и оси следует конструировать по возможности гладкими с минимальным числом уступов. В этом случае существенно сокращается расход металла на изготовление вала, что особенно важно в условиях крупносерийного производства. В индивидуальном и мелкосерийном производстве применяют валы с бортами для упора колес.

2. Каждая насаживаемая на вал или ось деталь должна проходить до своей посадочной поверхности свободно во избежание повреждения других поверхностей. Рекомендуют принимать такую разность диаметров ступеней вала, чтобы при сборке можно было насадить деталь, не вынимая шпонку, установленную в пазу ступени меньшего диаметра.

3. Торцы валов и осей и их уступы выполняют с фасками для удобства установки деталей и соблюдения норм охраны труда.

4. В тяжелонагруженных валах или осях для снижения концентрации напряжений в местах посадочных поверхностей рекомендуют перепады ступеней выполнять минимальными с применением галтелей переменного радиуса.

5. При посадках с натягом трудно совместить шпоночный паз в ступице со шпонкой вала. Для облегчения сборки на посадочной поверхности вала предусматривают небольшой направляющий цилиндрический участок с полем допуска d9.

6. Для уменьшения номенклатуры резцов и фрез радиусы галтелей, углы фасок, ширину пазов на одном валу или оси рекомендуют выполнять одинаковыми. Если на валу несколько шпоночных пазов, то их располагают на одной образующей.

7. Для увеличения изгибной жесткости валов и осей рекомендуют детали на них располагать возможно ближе к опорам.

8. При разработке конструкции вала или оси надо иметь в виду, что резкие изменения их сечений (резьбы под установочные гайки, шпоночные пазы, канавки, поперечные сквозные отверстия под штифты и отверстия под установочные винты и др.) вызывают концентрацию напряжений, уменьшая сопротивление усталости.

Резьбовые соединения

Резьбовое соединение — разъёмное соединение деталей машин при помощи винтовой или спиральной поверхности (резьбы). Это соединение наиболее распространено из-за его многочисленных достоинств. В простейшем случае для соединения необходимо закрутить две детали, имеющие резьбы с подходящими друг к другу параметрами. Для рассоединения (разъема) необходимо произвести действия в обратном порядке.

В резьбовых соединениях используется метрическая и дюймовая резьба различных профилей в зависимости от технологических задач соединения.

Характеристики резьбовых соединений:

Достоинства:

· технологичность;

· взаимозаменяемость;

· универсальность;

· надёжность;

· массовость.

Недостатки:

· раскручивание (самоотвинчивание) при переменных нагрузках и без применения специальных устройств (средств).

· отверстия под крепёжные детали как резьбовые так и гладкие вызывают концентрацию напряжений.

· для уплотнения (герметизации) соединения необходимо использовать дополнительные технические решения.

Примечание: коническая резьба обладает свойством герметичности и самостопорения.

Классификация резьбовых соединений:

· резьбовое соединение при непосредственном скручивании соединяемых деталей (резьба имеется на этих деталях);

· резьбовое соединение при помощи дополнительных соединительных деталей, например, болтов, шпилек, винтов, гаек и т.д (рис 18.1);

Ø болтовое соединение;

Ø винтовое соединение;

Ø шпилечное соединение.

Рис 18.1 – Примеры резьбовых соединений.

Прочность крепежа

Прочность болтов, крепёжных винтов и шпилек по ISO 898-1: 1999 при нормальных условиях характеризуют 11 классов прочности: 3.6; 4.6; 4.8; 5.6; 5.8; 6.8; 8.8; 9.8; 10.9; 12.9.

Первое число, умноженное на 100, определяет номинальное значение предела прочностина растяжение в Н/мм².

Второе число, умноженное на 10, — отношение предела текучести к номинальному пределу прочности на растяжение.
Произведение этих чисел, умноженное на 10, определяет номинальный предел текучести в Н/мм².

Гайки по ISO 898-2: 1992, ISO 898-6: 1994 разделяются по классу прочности (d — номинальный диаметр резьбы):

4; 5; 6; 8; 9; 10; 12 — для гаек с нормальной высотой, равной или более 0, 8d и крупной резьбой;

5; 6; 8; 10; 12 — для гаек с нормальной высотой, равной или более 0, 8d и мелкой резьбой;

04; 05 — для гаек с номинальной высотой от 0, 5d до 0, 8d.

Класс прочности для гаек с нормальной высотой указывает на наибольший класс прочности болтов, с которыми они могут создавать соединение, то есть на первую из цифр в обозначении класса прочности болта.

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 6 7 8910 11 Следующая ⇒