Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Проектировочный расчет валов



Проектировочный расчет валов производят на статическую прочность с целью ориентировочного определения диаметров. В начале расчета известен только крутящий момент Мк. Изгибающие моменты М оказывается возможным определить лишь после разработки конструкции вала, когда согласно общей компоновке выявляют его длину и места концентрации напряжений: галтели, шпоночные пазы и др. Поэтому проектировочный расчет вала производят условно только на кручение, а влияние изгиба, концентрации напряжений и характера нагрузки на прочность вала компенсируют понижением допускаемых напряжений на кручение [τ ]к.

При проектировочном расчете обычно определяют диаметр выходного конца, а для промежуточного вала — диаметр под колесом. Диаметры других участков вала назначают при разработке конструкции с учетом технологии изготовления и сборки.

Диаметр расчетного сечения вала вычисляют по формуле, известной из курса сопротивления материалов:

где Мк — крутящий момент, действующий в расчетном сечении вала и численно равный передаваемому вращающему моменту: Мк = Т, Нм; [τ ]к — допускаемое напряжение на кручение, Н/мм2.

Для валов из сталей Ст5, Ст6, 45 принимают: при определении диаметра выходного конца [τ ]к = 20...30 Н/мм2; диаметра промежуточного вала под колесом [τ ]к = 10...20 Н/мм2.

Полученный диаметр вала округляют до ближайшего значения из ряда R40 нормальных линейных размеров, мм: 22, 24, 25, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 45. 48, 50, 53, 56, 60, 63, 67, 71, 75, 80. 85, 90, 95, 100, 105, 110, 120, 125, 130, 140. 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 240, 250, 260. 280.

Большие (меньшие) значения размеров получают умножением (делением) приведенных на 10 или 100.

При проектировании редукторов диаметр d выходного конца быстроходного вала принимают равным d = (0, 8...l)dэ, где dэ — диаметр вала электродвигателя, с которым редуктор соединяют муфтой.

Форму и размеры вала уточняют после подбора подшипников, когда определят необходимые размеры цапф.

Проверочный расчет валов

Проверочный расчет валов производят на сопротивление усталости и на жесткость. Его выполняют после полного конструктивного оформления вала на основе проектировочного расчета, подбора подшипников, расчета соединений, участвующих в передаче вращающего момента, разработки различных конструктивных элементов, связанных с фиксацией и регулировкой установленных на валу деталей, назначения вида механической обработки и качества поверхностей отдельных участков.

Проверочный расчет вала выполняют по его расчетной схеме. При составлении расчетной схемы валы рассматривают как прямые брусья, лежащие на шарнирных опорах.

Расчет на сопротивление усталости выполняют как проверочный. Он заключается в определении расчетных коэффициентов запаса прочности в предположительно опасных сечениях, предварительно намеченных в соответствии с эпюрами моментов и расположением зон концентрации напряжений.

При расчете принимают, что напряжения изгиба изменяются по симметричному циклу, а напряжения кручения — по отнулевому циклу. Выбор отнулевого цикла для напряжений кручения основан на том, что валы передают переменные по значению, но постоянные по направлению вращающие моменты.

Проверку на сопротивление усталости производят по коэффициенту запаса прочности s.

Амплитуда симметричного цикла напряжений при изгибе вала

амплитуда отнулевого цикла напряжений при кручении вала

где  — результирующий изгибающий момент (МВ и МГ — изгибающие моменты в вертикальной и горизонтальной плоскостях); Мк — крутящий момент; Wм и Wк — моменты сопротивления изгибу и кручению сечения вала: Wм = 0, 1d3; Wк = 0, 2d3.

Проверочный расчет на сопротивление усталости ведут по максимальной длительно действующей нагрузке без учета кратковременных пиковых нагрузок, число циклов нагружения от которых невелико и не влияет на сопротивление усталости. Минимально допустимое значение коэффициента запаса прочности [s] = 1, 6...2, 5. Если в результате расчета получают s < [s] и увеличение сечения вала невозможно или нецелесообразно, то наиболее эффективным способом повышения сопротивления усталости является применение упрочняющей обработки.

Расчет валов на жесткость выполняют в тех случаях, когда их деформации (линейные или угловые) существенно влияют на работу сопряженных с валом деталей. Так, наклон упругой линии 1 вала под зубчатым колесом от прогиба (рис. 15.6) вызывает перекос колес, концентрацию нагрузки по длине зубьев, повышенный местный износ или даже излом, а угол наклона цапф — защемление тел качения в подшипниках, повышенное сопротивление вращению и нагрев опоры.

Различают изгибную и крутильную жесткость вала.

Изгибную жесткость валов оценивают углом θ наклона, оторый определяют методами сопротивления материалов. ребуемую изгибную жесткость обеспечивают соблюдением условия θ  < [θ ]. Значение допускаемых углов наклона [θ ] зависит от назначения вала или оси. Так, допускаемый угол наклона сечения вала под зубчатым колесом [θ ] = 2', угол наклона цапф радиальных шарикоподшипников [θ ] = 6', конических роликовых [θ ] = 2'.

Крутильную жесткость валов оценивают углом закручивания на единицу длины вала (см. курс «Сопротивление материалов»). Для многих валов передач крутильная жесткость не имеет существенного значения и такой расчет не производят.

Расчет осей

Проектировочный расчет. Оси работают как поддерживающие детали и поэтому нагружены только изгибающими нагрузками. Действием растягивающих и сжимающих сил пренебрегают. Проектировочный расчет осей на статическую прочность выполняют аналогично расчету балок с шарнирными опорами обычными методами сопротивления материалов, задаваясь при этом длинами участков осей в зависимости от конструкции узла.

Расчет неподвижных осей ведут в предположении изменения напряжений изгиба по отнулевому циклу — самому неблагоприятному из всех знакопостоянных циклов. Для осей, изготовленных из среднеуглеродистых сталей (Ст5, Ст6, 45 и др.), допускаемое напряжение изгиба [s0]И = 100...160 Н/мм2. Меньшие значения рекомендуют при значительных концентрациях напряжений. Напряжения во вращающихся осях изменяются по симметричному циклу, для них принимают [s–1]И = (0, 5...0, 6) [s0]И. Если ось в расчетном сечении имеет шпоночную канавку, то полученный диаметр увеличивают на 10% и округляют до ближайшего большего стандартного значения.

Проверочный расчет осей на сопротивление усталости и изгибную жесткость ведут аналогично расчету валов при Мк = 0.

 


Поделиться:



Последнее изменение этой страницы: 2017-05-05; Просмотров: 845; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.015 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь