АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Расчёт прямых валов на прочность и жёсткость.

Прочитайте:
  1. Графики валовых издержек и валовых доходов, средних издержек и средних доходов. Анализ критических точек и его использование в управлении фирмой.
  2. Диастаз прямых мышц живота
  3. Изотонирование растворов. Методы расчёта изотонических концентраций.
  4. Компонентов донорской крови, из расчёта на профильные
  5. Кронштейны гребных валов Shaft struts
  6. Лечение из расчёта 30 мин
  7. Механизм действия непрямых антикоагулянтов
  8. Общая характеристика хроматических интервалов
  9. Определение суточной потребности. Расчёт питания.
  10. Підхід. Порівняння валового доходу з валовими витратами

 

2.1. Основные эксплуатационные требования, предъявляемые к валам. Валы относятся к наиболее ответственным деталям машины. Нарушение формы вала из-за высокой радиальной податливости или колебаний, а тем более разрушение вала влечёт за собой выход из строя всей конструкции. Поэтому к валам предъявляются высокое требованья как по точности изготовления, так и по прочности, жёсткости, устойчивости и ограниченности колебаний.

2.2. Нагрузки на валы. Расчётные схемы валов. Для суждения о прочности нужно знать напряжения в сечениях вала от внешних нагрузок и характер этих нагрузок (постоянные или переменные). Нагрузки на валы могут быть определены расчётным путём или экспериментально.

Если внешние нагрузки известны, то в качестве расчётной схемы вала принимают балку, шарнирно закреплённую в двух жёстких опорах как показано на рис. 3, а,в. При установке в одной опоре двух подшипников качения, то условную опору принимают согласно схеме рис. 3, б. Для валов, опирающихся по концам на подшипники скольжения, условные опоры располагают на расстоянии (0,25 – 0,3) l от внутреннего торца подшипника (рис. 3, д). Этим учитывается смещение в сторону максимальных контактных напряжений вследствие деформации вала и подшипника.

2.3. Расчёт на прочность является основным для валов приводов, поэтому его выполняют в два этапа.

На первом этапе выполняют предварительный расчёт, при котором диаметр вала определяют только по крутящему моменту при заниженном значении допускаемого касательного напряжения:

 

, (1)

 

где Т – вращающий момент, Н/м; - допускаемое напряжение кручения (для стальных валов МПа); Р – передаваемая мощность, кВт; n – частота вращения вала, об/мин. На первом этапе диаметр хвостовика вала может быть назначен конструктивно, например, (0,8…1,0) диаметра приводного вала двигателя.

На втором этапе разрабатывают конструкцию вала, обращая особое внимание на технологичность его изготовления и сборки. Затем проводят проверочный расчёт на статическую и усталостную прочность, жёсткость, устойчивость и колебания. На статическую прочность валы рассчитывают по наибольшей возможной кратковременной нагрузке, повторяемость которой мала и не может вызывать усталостного разрушения. Так как валы работают в основном на кручение и изгиб, то эквивалентное напряжение в опасной точке наиболее нагруженного сечения определяют по третьей или четвёртой теории прочности:

 

,

 

где и - соответственной наибольшие нормальное и касательное напряжения от изгибающего момента М и и крутящего момента М к в опасном сечении вала:

 

,

 

причём Wи и Wк – осевой и полярный моменты сопротивления проверяемого сечения вала. Так как для вала круглого сечения Wк = 2 Wи, то можно записать:

 

,

 

где d – диаметр вала. Обычно крутящий момент Мк равен вращающему моменту Т, передаваемому валом. Изгибающий момент Ми определяют по эпюре изгибающих моментов. При этом если нагрузки на вал не лежат в одной плоскости, то их вначале проектируют на две ортогональные плоскости и по эпюрам изгибающих моментов в двух плоскостях путём геометрического сложения находят изгибающий момент в проверяемом сечении:

 

.

 

Затем проверяют запас прочности по отношению к пределу текучести:

 

, (2)

 

полагая обычно = 1,2…1,8. Если угол между плоскостями нагрузок не превосходит 30°, то для простоты разрешается считать все нагрузки в одной плоскости.

Рассмотрим теперь учёт переменных напряжений. Переменные напряжения возникают от действия как постоянных, так и изменяющихся нагрузок. Рассмотрим их в отдельности.

При постоянных нагрузках вследствие вращения валов возникают переменные циклически изменяющиеся напряжения изгиба. Они изменяются по симметричному циклу с амплитудой и средним напряжением цикла, равными

 

. (3)

При работе валов вращающий момент и, следовательно, касательные напряжения кручения изменяются по пульсирующему циклу. Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений определяются формулами:

 

. (4)

 

Расчёт на усталость выполняют в форме определения запаса прочности по формуле Гафа и Полларда:

 

 

, (5)

 

где ns, nt - коэффициенты запаса усталостной прочности по нормальным и касательным напряжения. Как известно из курса сопротивления материалов, эти коэффициенты при симметричном цикле s и пульсирующем цикле t определяются по формулам:

 

, (6)

 

 

причём и t-1 – пределы выносливости при изгибе и кручении соответственно, а k и k – общие коэффициенты снижения предела выносливости. Они определяются как произведение эффективного коэффициента концентрации напряжений , масштабного коэффициента и коэффициента чистоты поверхности b, значения которых берутся из таблиц (см., напр., Иосилевич. Детали машин. Таб. 20.2 – 20.6).

Запас прочности, вычисляемый по формуле (5), не должен превосходить допускаемой величины . Повышение усталостной прочности достигают конструктивными и технологическими методами. Во-первых, стараются по возможности снизить концентрацию напряжений и, во-вторых, используют упрочнение поверхностей валов местным пластическим деформированием (обкатка роликом, дробеструйная, лазерная или плазменная обработка).

Перейдём теперь к расчёту на прочность при нестационарных нагрузках. В этом случае расчёт на прочность ведут по эквивалентному напряжению:

 

, (7)

 

где N 0 – число циклов, соответствующее точке перегиба на кривой усталости; принимают N 0 =(3…5)×106 для валов небольших сечений и 107 для крупных валов; ni – общее число циклов при напряжении sI; i – номер ступени нагружения на циклограмме; m – показатель степени кривой усталости (для стальных валов m =9); s max – напряжение в наиболее нагруженной точке вала при максимальной длительно действующей нагрузке.

 


Дата добавления: 2015-09-27 | Просмотры: 796 | Нарушение авторских прав







При использовании материала ссылка на сайт medlec.org обязательна! (0.006 сек.)