Конструкция валов.

1 2 3 4 5 6

1. фаска вала;

2. ступенчатый переход вала с галтели;

3. ступенчатый переход с проточек;

4. буртик вала;

5. шпоночный паз;

6. цапфа вала.

2.Причины выхода из строя валов и критерии их работоспособности.

Основными критериями работоспособности валов и осей являются прочность, жесткость и виброустойчивость.

3.Расчет валов на прочность.

Валы рассчитывают на совместное действие кручения с изгибом, рассматривая вал как балку на шарнирных опорах. Влиянием сжимающих или растягивающих сил обычно пренебрегают. Ввиду их малости.

3.1 Проектный расчет валов.

Обычно известен только крутящий момент.

1. Определение диаметра вала с учетом только кручения (т.н. ориентировочный расчет).

Обычно это диаметры концов входного и выходного валов, а на промежуточном валу – диаметр в районе колеса.

2. Зная диаметр конца вала, при помощи конструирования вала определяют все остальные размеры и намечают конструктивные элементы.

3. Проверочный расчет вала проводится в 2 этапа:

1. расчет на статическую прочность – расчет на кратковременную перегрузку;

2. расчет на выносливость (расчет на сопротивление усталости) – расчет вала при длительном циклическом нагружении с учетом переменности нагрузки и концентрации напряжений.

Проверочный расчет валов на статическую прочность.

В случае кратковременной перегрузки, нагрузка считается постоянной.

x

z

y

M

T

В этом расчете опасным является сечение, где наибольшее эквивалентное напряжение .

Расчет валов на сопротивление усталости.

Проводится с учетом переменности нагрузки и концентрации напряжений.

Понятие о концентрации напряжений.

В местах резких изменений формы детали появляются местные дополнительные напряжения, которые влияют на выносливость вала. Эти резкие переходы называют концентраторами напряжений.

Н1а валу различают следующие виды концентраторов напряжений:

а) ступенчатый переход с одного диаметра на другой;

б) шпоночный паз;

в) отверстие на валу;

г) посадка с натягом.

Опасными при данном расчете будут сечения, в которых max произведения: , где

- действующие в сечении напряжения;

- коэффициенты концентрации напряжений в данном сечении вала.

Поэтому на практике трудно определить опасное сечение, и приходится рассчитывать несколько сечений, в которых ест концентраторы.

1. составляется расчетная схема вала;

2. строятся эпюры изгибающих и крутящих моментов;

3. намечаются опасные сечения;

4. для каждого сечения определяется запас прочности (S).

, где

- запас прочности соответственно по нормальным и касательным напряжениям.