Расчёт вала на выносливость (проверочный)

Выполняется как проверочный на стадии рабочего проектирования, когда практически готов рабочий чертёж вала, т.е. известна его точная форма, размеры и все концентраторы напряжений: шпоночные пазы, кольцевые канавки, сквозные и глухие отверстия, посадки с натягом, галтели (плавные, скруглённые переходы диаметров).

При расчёте полагается, что напряжения изгиба изменяются по симметричному циклу, а касательные напряжения кручения - от нулевого и знакопеременного (пульсирующего) цикла:

, ,

где d - диаметр оси в опасном сечении.

Проверочный расчёт вала на выносливость по существу сводится к определению фактического коэффициента запаса прочности n, который сравнивается с допускаемым

Здесь n_s и n_t - коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям.

Конструирование валов является комплексной задачей, при которой решаются вопросы монтажа зубчатых колес, подшипников, уплотнений крышек.

ОПОРЫ ВАЛОВ И ОСЕЙ - ПОДШИПНИКИ

 

Валы и оси поддерживаются специальными деталями, которые являются опорами. Название " подшипник" происходит от слова " шип" (англ. shaft, нем. zappen, голл. shiffen – вал). Так раньше называли хвостовики и шейки вала, где, собственно говоря, подшипники и устанавливаются.

 

Рисунок 6.1 – Место установки подшипника

 

Назначение подшипника состоит в том, что он должен обеспечить надёжное и точное соединение вращающейся (вал, ось) детали и неподвижного корпуса. Следовательно, главная особенность работы подшипника – трение сопряжённых деталей.

По характеру трения подшипники разделяют на две большие группы:

+ подшипники скольжения (трение скольжения);

+ подшипники качения (трение качения).

 

Подшипники скольжения

Основным элементом таких подшипников является вкладыш из антифрикционного материала или, по крайней мере, c антифрикционным покрытием. Вкладыш устанавливают (вкладывают) между валом и корпусом подшипника (рисунок 6.2).

Рисунок 6.2

 

Трение скольжения безусловно больше трения качения, тем не менее, достоинства подшипников скольжения заключаются в многообразных областях использования:

+ в разъёмных конструкциях (рисунок 6.2);

+ при больших скоростях вращения (газодинамические подшипники в турбореактивных двигателях при n > 10 000 об/мин );

+ при необходимости точного центрирования осей;

+ в машинах очень больших и очень малых габаритов;

+ в воде и других агрессивных средах.

Недостатки таких подшипников – трение и потребность в дорогих антифрикционных материалах.

Кроме того, подшипники скольжения применяют во вспомогательных, тихоходных, малоответственных механизмах.

Характерные дефекты и поломки подшипников скольжения вызваны трением:

+ температурные дефекты (заедание и выплавление вкладыша);

+ абразивный износ;

+ усталостные разрушения вследствие пульсации нагрузок.

При всём многообразии и сложности конструктивных вариантов подшипниковых узлов скольжения принцип их устройства состоит в том, что между корпусом и валом устанавливается тонкостенная втулка из антифрикционного материала, как правило, бронзы или бронзовых сплавов, а для малонагруженных механизмов из пластмасс.

Расчет и проектирование высокоскоростных подшипников производится на основе гидродинамической теории смазки.

Тихоходные подшипники скольжения рассчитываются ориентировочно, в форме проверочных расчетов на допускаемое давление (P*V) и тепловой режим.

Подшипники качения

 

Общие сведения

 

Подшипники качения используются в качестве опор валов и осей.

Применяют в различных областях техники.

Преимущества: малый коэффициент трения; большая грузоподъемность при меньшей ширине подшипника; меньший расход смазочных материалов, простота монтажа, ухода и обслуживания; взаимозаменяемость, возможность массового изготовления

Недостатки:

• ограниченная способность воспринимать ударные нагрузки;

• различный срок службы при одинаковых скоростях и нагрузках;

• большие наружные диаметры по сравнению с подшипниками скольжения.

Конструкция.

Подшипники качения состоят из тел качения (шариков или роликов), наружного и внутреннего колец, сепаратора, который разделяет и направляет тела качения.

Материал.

• Шарикоподшипниковая углеродистая хромистая сталь марок ШХ15, ШХ15СГ, ШХ20СГ.

• Цементируемая легированная сталь марок 18ХГТ, 20Х2Н4А.

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: