- •21. Силы, действующие в зацеплении конических прямозубых передач.
- •22. Силы, действующие на вал конических зубчатых передач.
- •23. Червячные передачи. Общие сведения.
- •24. Червячные передачи. Основные кинематические соотношении, к.П.Д. Передачи.
- •25. Червячные передачи. Геометрические параметры.
- •26. Материалы червяка и колеса
- •27. Силы действующие в червячной передачи
- •28. Силы действующие на вал в червячной передачи.
- •29. Тепловой расчет червячного редуктора.
- •30.Червячная передача. Расчет на контактную прочность.
- •Вопрос 32. Валы и оси, общие сведения.
- •Вопрос 33. Расчёт осей.
- •Вопрос 34. Проектный расчёт валов.
- •Вопрос 35. Расчёт валов на прочность.
- •Вопрос 36. Расчет валов на жесткость.
- •Вопрос 40. Подшипники скольжения. Общие сведения
- •41 Выбор подшипников по динамической грузоподъемности
- •67. Расчет лобовых швов, нагруженных растягивающей силой и моментом м
- •68.Расчет комбинированных сварных швов
- •69. Расчет кольцевых сварных швов, нагруженных силой и моментом т.
- •70. Заклепочные соединения Соединение деталей. Общие сведения.
- •71. Конструирование заклепочных соединений
- •72 Общая характеристика и основы расчета заклепочных соединений.
- •73.Расчет заклепочных соединений, нагруженных переменной нагрузкой.
- •74. Резьбовые соединения. Общие сведения
- •75. Основные виды резьб
- •76. Соотношение сил в резьбе
- •79 Расчет болтовых соеденений без предварительной затяжки
Вопрос 33. Расчёт осей.
При проектировочном расчёте оси ее рассматривают как балку, свободно лежащую на опорах и нагруженную сосредоточенными словами, вызывающими изгиб. Устанавливают опасное сечение, для которого требуемый диаметр оси определяют из условия прочности на изгиб
откуда где Ми – максимальный изгибающий момент, Н*м; - допускаемое напряжение изгиба, Н/мм2. Выбор допускаемых напряжений . Оси изготовляемые из среднеуглеродистых сталей Во вращающихся осях Проверочный расчёт осей - частный случай расчёта валов при крутящем моменте Мк = 0.
Вопрос 34. Проектный расчёт валов.
Основным критерием работоспособности валов и осей являются сопротивление усталости материала и жёсткость. Расчёт валов выполняется в два этапа: предварительный (проектный) и окончательный (проверочный). Проектировочный расчёт вала выполняют как условный расчёт только на кручение для ориентировочного определения посадочных диаметров. Исходя из условия прочности на кручение
получим формулу проектировочного расчёта
где Мk – крутящий момент в расчётном сечении, Н*м; Н/мм2 – допускаемое напряжение при кручении
Проектировочный расчет валов производят на статическую прочность для ориентировочного определения диаметров. В начале расчета известен только крутящий момент Мк. Изгибающие моменты Μ оказывается возможным определить лишь после разработки конструкции вала, когда согласно чертежу выявится его длина. Кроме того, только после разработки конструкции определятся места концентрации напряжений: галтели, шпоночные канавки и т. п. Поэтому проектировочный расчет вала производят условно только на кручение. При этом расчете влияние изгиба, концентрации напряжений и характера нагрузки на прочность вала компенсируется понижением допускаемых напряжений на кручение [τ]κ.
|
При проектировочном расчете обычно определяют диаметр выходного конца вала.Промежуточный вал не имеет выходного конца, поэтому для него расчетом определяют диаметр под колесом. Остальные диаметры вала назначают при разработке конструкции с учетом технологии изготовления и сборки.
Диаметр расчетного сечения вала определяют по формуле, известной из курса сопротивления материалов:
где Мк — крутящий момент, возникающий в расчетном сечении вала и обычно численно равный передаваемому вращающему моменту Т, т. е. МК=Т;
[т]к — допускаемое напряжение на кручение.
Для валов из сталей Ст5, Стб, 45 принимают: при определении диаметра выходного конца [т]к = 20...30 Н/мм2; при определении диаметра промежуточного вала под колесом [т]к = = 10...20 Н/мм2.
Полученный диаметр вала округляют до ближайшего стандартного значения из ряда нормальных линейных ρазмеρов, мм
Вопрос 35. Расчёт валов на прочность.
Р асчет на статическую прочность выполняют как проверочный. При расчете на сопротивление усталости необходимо прежде всего установить характер цикла напряжений. Вследствие вращения вала напряжения изгиба в различных точках его поперечного сечения изменяются по симметричному циклу, даже при постоянной нагрузке (исключение составляют случаи, когда нагрузка вращается вместе с валом). Напряжения кручения изменяются пропорционально изменению нагрузки. В большинстве случаев трудно установить действительный цикл нагрузки машины в условиях эксплуатации. Тогда расчет выполняют условно по номинальной нагрузке, а циклы напряжений принимают — симметричным для напряжений изгиба (рис. 15.4, а) и отнулевым для напряжений кручения (рис. 15.4, б).
П риступая к расчету, предположительно намечают опасные сечения вала, которые подлежат проверке. При этом учитывают характер эпюр изгибающих и крутящих моментов, ступенчатую форму вала и места концентрации напряжений. Для опасных сечений определяют запасы сопротивления усталости и сравнивают их с допускаемыми. При совместном действии напряжений кручения и изгиба запас сопротивления усталости определяют по формуле
П роверку статической прочности производят в целях предупреждения пластических деформаций и разрушений с учетом кратковременных перегрузок (например, пусковых и т. п.). При этом определяют эквивалентное напряжение по формуле
Здесь Μ и Τ—изгибающий и крутящий моменты в опасном сечении при перегрузке. Предельное допускаемое напряжение [σ] принимают близким к пределу текучести στ: 0,8 от текучести.
ИЛИ
Основными нагрузками на валы являются силы от передач, распределяющиеся по длине ступицы. На расчетных схемах эти силы, а также вращающие моменты изображают как сосредоточенные, приложенные в серединах ступиц (рис. 22.6, в). Влиянием силы тяжести валов и насаженных на них деталей пренебрегают
.
(за исключением тяжелых маховиков и т. п.). Силы трения в опорах не учитывают.
После выполнения проектировочного расчета валов, когда диаметры выходных (консольных) концов их будут известны, выбирают муфты (см. ниже). Из-за несоосности соединяемых валов (погрешности изготовления, монтажа и изнашивания) большинство муфт дополнительно нагружают консольные концы валов радиальной силой Fм.
Так как направление консольной силы Fм неизвестно, то направление ее принимают равным направлению действия окружной силы Ft передачи. Расстояние от точки приложения силы FM до середины ближайшей опоры назначают конструктивно (рекомендации см. в литературе [7]).
Пример перехода от конструкции к расчетной схеме дан на рис. 22.8.
Расчет на сопротивление усталости. Этот расчет валов 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 (см. рис. 0.2). Выбор отнулевого цикла для напряжений кручения основан на том, что большинство валов передает переменные по значению, но постоянные по направлению вращающие моменты.
Проверку на сопротивление усталости производят по коэффициенту запаса прочности s [формула (0.12)].
Согласно рис. 0.2:
амплитуда симметричного цикла нормальных напряжений при изгибе вала
амплитуда отнулевого цикла касательных напряжений при кручении вала
где М = д/Мв + Мр — результирующий момент (Мв и МГ — изгибающие моменты в вертикальной и горизонтальной плоскостях); Μ к — крутящий момент;
№нетто и WK нетто — моменты сопротивления изгибу и кручению нетто сечения вала (табл. 22.1).