Расчет на статическую прочность. Проверку статической прочтности выполняют в целях предупреждения пластических деформаций в период действия кратковременных перегрузок (например, при пуске, разгоне, реверсировании, торможении, срабатывании предохранительного устройства). [1, стр. 165]
Величина нагрузки зависит от конструкции передачи (привода). Так при наличии предохранительной муфты величину перегрузки определяет момент, при котором эта муфта срабатывает. При отсутствии предохранительной предохранительной муфты возможную перегрузку условно принимают равной перегрузке при пуске приводного электродвигателя. [1, стр. 165]
В расчете используют коэффициент перегрузки Kп = Tmax/T, где Tmax — максимальный кратковременный действующий вращающий момент (момент перегрузки); T — номинальный (расчетный) вращающий момент. [1, стр. 165]
Коэффициент перегрузки выбирается по справочной таблице 24.9 [1]. Для выбранного двигателя:
В расчете определяют нормальные σ и касательные τ напряжения в рассматриваемом сечении вала при действии максимальных нагрузок:
где — суммарный изгибающий момент, Н∙м; Mкmax = Tmax = KпT — крутящий момент, Н∙м; Fmax = KпF — осевая сила, Н; W и Wк — моменты сопротивления сечения вала при расчете на изгиб и кручение, мм 3 ; A — площадь поперечного сечения, мм 2 . [1, стр. 166]
Частные коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям (пределы текучести σт и τт материала см. табл. 10.2[1]) [1, стр. 166]:
Общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести при совместном действии нормальных и касательных напряжений [1, стр. 166]
Статическую прочность считают обеспеченной, если Sт ≥ [Sт], где [Sт] = 1,3. 2 — минимально допустимое значение общего коэффициента запаса по текучести (назначают в зависимости от ответсвенности конструкции и последствий разружения вала, точности определения нагрузок и напряжений, уровня технологии изготовления и контроля). [1, стр. 166]
Моменты сопротивления W при изгибе, Wк при кручении и площадь A вычисляют по нетто-сечению для вала с одним шпоночным пазом [1, стр. 166]:
При расчетах принимают, что насаженные на вал детали передают силы и моменты валу на середине своей ширины. [1, стр. 164]
Расчет на статическую прочность
Расчет на статическую прочность. Расчет на прочность производится с помощью программных средств сайта sopromat.org
Длины участков для расчетных схем вала:
L1 = 46.5 мм; L2 = 62 мм; L3 = 42.5 мм.
Расчетная схема вала для построения эпюры Mx:
Расчетная схема вала для построения эпюры My:
Расчетная схема вала для построения эпюры N:
Расчетная схема вала для построения эпюры Mкр:
Очевидно, что опасным является место зубчатого зацепления, в котором действуют все виды внутренних факторов. Рассмотрим его:
Читайте также: Как выставить фазу вала
Расчетный диаметр в сечении вала-шестерни: d = 39 мм.
Частные коэффициенты запаса:
Список используемой литературы
1. Дунаев П.Ф., Леликов О.П., Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для техн. спец. вузов. — 6-е изд., исп. — М.: Высш. шк., 2000. — 447 с., ил.
2. Анурьев В. И. Справочник конструктора – машиностроителя. В 3-х томах. Т.1. — 6е изд., перераб и доп. — М.: Машиностроение, 1982. — 736с.:ил.
Видео:9.1 Расчет валов приводаСкачать
5.2. Расчет вала на статическую прочность.
1) Вычисление суммарного изгибающего момента в опасных сечениях.
М = ;
М==813817,72 Н=813,81кН.
2) Определение осевого W и полярного Wp моментов сопротивления, площади S опасного поперечного сечения вала.
Для сплошного вала и вала со шлицами:
3) Вычисление максимальных нормальных и касательных напряжений.
где Sa— суммарная осевая сила, действующая на вал, Н. Sa=0.
4) Определение коэффициентов запаса прочности по пределам текучести материала.
где σТ ,τТ _ пределы текучести материала соответственно при изгибе и кручении. Для вала используем сталь 40ХН2МА. σТ=1150; τТ=800.
KεT — коэффициент, учитывающий влияние абсолютных размеров сечения
вала на пределы текучести. KεT=0,8.
5) Вычисление общего коэффициента запаса прочности по пределу текучести.
nT= nσT· nτT/;
nT=10,108·7,906/=6,227.
6) Сравнение фактического коэффициента запаса с допускаемым.
где nт, [nт] — коэффициенты запаса прочности соответственно фактический и
пускаемый по пределу текучести материала: [пт] = 1,2. 1,5.
Условие статической прочности выполнено.
Результаты расчета промежуточного вала:
Видео:Расчет вала на прочность и жесткость. Эпюра крутящих моментовСкачать
5.3. Расчёт вала на усталостную прочность.
1) Вычисление величины амплитуды условных суммарных напряжений
σаус = Кσср (·10 3 /W) ,МПа,
где Кσср — среднее значение коэффициента концентрации напряжений, не
зависящее от материала вала;
Ма — амплитуда наибольшего суммарного изгибающего момента в
рассчитываемом сечении, Нм;
Та-амплитуда крутящего момента, Нм: для нереверсивных валов Та=0,5Тр.
σаус1=3(·10 3 /4207,109)=519,134МПа.
σаус2=2,5(·10 3 /8941,64)=352,09МПа
Сечение 2-2 можно считать не опасным так как разница в условных напряжениях составляет 32% .
2) Вычисление амплитудных и средних значений нормальных и касательных напряжений в опасных сечениях вала, пренебрегая влиянием осевых и поперечных сил.
где М — суммарный изгибающий момент, Нм;
rσ,rτ — коэффициент асимметрии цикла соответственно нормальных и касательных напряжений: rσ = -1 — для валов и осей, вращающихся относительно векторов нагрузок; rτ — 0-для нереверсивных валов;
Полярный момент сопротивления:
3) Определение приведённых амплитуд напряжения.
де КLσ , KLτ — коэффициенты долговечного соответственно при изгибе и кручении.
При постоянных нагрузках коэффициенты долговечности при изгибе и чении
KL = ;
KL==1,38
где t- долговечность работы вала, ч
4) Расчет эффективных коэффициентов концентрации напряжения
(коэффициенты перехода от пределов выносливости образца к пределу выносливости вала).
где Кσ,Кτ-коэффициенты концентрации напряжений соответственно при изгибе и кручении.
Kσn ,Кτn-коэффициенты влияния шероховатости поверхности вала.
εσ , εт-коэффициенты влияния абсолютных размеров.
5) Вычисление коэффициентов запаса прочности.
где ψσ , ψτ— коэффициенты чувствительности материала вала к асимметрии цикла: для нормализованных и улучшенных легированных сталей при
Читайте также: Диск промежуточной опоры карданного вала мтз 82
σ-1, τ-1 — пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле соответственно изгиба и кручения, МПа;
6) Проверка выполнения условия.
Допускаемое значения коэффициента запаса прочности принимаем [n]=1,7
n=nσ·nτ/;
n=10,418·1,7513/=1,727.
Видео:Основы работы в среде Solidworks Simulation. Кручение цилиндрического валаСкачать
Валы и оси
Конструкции машин содержат множество вращающихся деталей и узлов, работающих в различных условиях. Так, детали двигателей, редукторов, воздушные и корабельные винты, колеса автомобилей и шасси самолета движутся с большими угловыми скоростями, испытывая значительные динамические нагрузки и подвергаясь в некоторых случаях интенсивному нагреву.
Для поддержания вращающихся деталей и для передачи вращающего момента от одной детали к другой (в осевом направлении) в конструкциях используют детали, называемые валами (рис. 3.1, а – г).
 |
Рис. 3.1. Эскизы валов и осей
В зависимости от вида испытываемой деформации условно различают:
— простые валы – работают в условиях кручения, изгиба, как, например, вал воздушного винта самолета, нагруженный силой веса винта и вращающим моментом, или вал привода агрегатов двигателя, несущий зубчатые колеса. Зубчатые колеса могут быть насажены на вал или изготовлены с ним как одно целое;
— торсионные валы – работают лишь в условиях кручения, т.е. передают только вращающий момент (валы приводов управления закрылками ВС);
— оси – поддерживающие невращающиеся валы, работающие лишь в условиях изгиба. Например, оси тормозных колес шасси, оси роликов тросовой системы управления, оси шарнирных соединений стоек шасси, элеронов, рулей, управляемых стабилизаторов не вращаются.
По геометрической форме валы бывают прямыми (рис. 3.1, б), коленчатыми (рис. 3.1, в) (в поршневых двигателях и компрессорах) гибкими (рис. 3.1, г), а оси только прямыми (рис. 3.1, а). Гибкие валы дают возможность передавать вращение с изменяющейся геометрией оси, их используют в переносных механизированных инструментах, в приборах и др.
В зависимости от расположения, быстроходности и назначения валы называют входными, промежуточными, выходными, тихо- или быстроходными, распределительными и т.п.
Конструктивные элементы. Опорные части валов, воспринимающие радиальные нагрузки (рис. 3.2, а), называют цапфами, а воспринимающие осевые нагрузки (рис. 3.2, б) – пятами. Концевые цапфы называют шипами (в подшипниках скольжения), а промежуточные – шейками. Шипы чаще всего бывают цилиндрическими (рис. 3.2, а), а также коническими и сферическими (рис. 3.2, в, г).
 |
Рис. 3.2. Опорные части валов
Прямой вал ступенчатой формы более удобен для монтажа деталей и по профилю приближается к брусу равного сопротивления. Переход от одной ступени к другой может осуществляться канавкой для выхода шлифовального круга (рис. 3.3, а), однако это приводит к повышению концентрации напряжений, галтелью (рис. 3.3, б, в) – плавным переходом по дуге с постоянным или переменным радиусом (в этом случае снижается концентрация напряжений и повышается прочность вала).
 |
Рис. 3.3. Переходные участки вала
Закрепление деталей на валах от осевого перемещения осуществляют с помощью буртиков (рис. 3.4, а), гаек (рис. 3.4, б), посадки с натягом (рис. 3.4, в), пружинных колец (рис. 3.4, г). Передачу вращающего момента осуществляют за счет устройства шпоночных, шлицевых и других соединений валов.
Читайте также: Поршневой компрессор fiac abv 100 360 a
 |
Рис. 3.4. Крепление деталей на валах
Оси и валы авиационных конструкций – пустотелые. Канал уменьшает массу вала, кроме того, в ряде случаев через полый вал проходят детали системы смазки или управления.
Технические условия на изготовление валов зависят от требований к конструкции. Наиболее жесткие требования по точности и шероховатости поверхности предъявляются к шейкам валов, на которые устанавливают подшипники качения.
Материалы валов.
Для изготовления валов используют углеродистые стали марок 20, 30, 40, 45 и 50, легированные стали марок 20Х, 40Х, 40ХН, 18Х2Н4МА и др., титановые сплавы ВТ3-1, ВТ6 и ВТ9.
Выбор материала, термической и химико-термической обработки определяется конструкцией вала и опор, условиями эксплуатации.
Видео:Расчет деталей на прочность в Autodesk Inventor (Анализ напряжений)Скачать
Расчет валов и осей
Валы и оси рассчитывают на прочность, жесткость и колебания. Основной причиной выхода из строя валов является недостаточная их прочность при длительной работе, усталостное разрушение металла.
Нагрузки на валы создают силы и вращающие моменты, действующие в зубчатых, червячных, цепных и других передачах. Расчет ведут по наибольшей из длительно действующих нагрузок.
Проектирование вала включает три этапа: предварительное определение размеров, разработку конструкции и проверочный расчет.
При проектном расчете приближенно определяют из условия прочности при кручении диаметр вала и проводят его конструирование. Проверочный расчет ведут на статическую прочность вала и усталость материала, а при повышенных требованиях – на жесткость и колебания.
Расчет валов на прочность.
В предварительном (проектном) расчете при отсутствии данных об изгибающих моментах диаметр вала может быть найден по известному значению крутящего момента из условия прочности по сниженным допускаемым напряжениям:
где Т – крутящий момент в расчетном сечении вала;
[τK] – допускаемое напряжение на кручение, [τK] = 20…25 МПа под шкив, звездочку или муфту; для средних участков вала [τK] = 10…20 МПа;
Р – передаваемая мощность, кВт;
n – частота вращения вала, об./мин.
После определения расчетного диаметра вала определяют диаметры других ступеней, изменяя их на 2…5 мм. Независимо от результатов расчета диаметр выходного конца вала может быть принят равным 0,8…1,2 диаметра вала электродвигателя, с которым он будет соединен муфтой.
Наименьший диаметр промежуточного вала принимают обычно равным внутреннему диаметру подшипника.
Видео:Расчет кривошипного вала на прочность в программе SolidWorks 2010.Скачать
Расчет валов на статическую прочность
Расчет ведут по наибольшей возможной кратковременной нагрузке, повторяемость которой мала и не может вызвать усталостного разрушения.
Валы работают в условиях изгиба и кручения, эквивалентное напряжение
где σ и τ – наибольшие напряжения от изгибающего момента Мх и крутящего момента Т
; ,
где WX и Wρ – соответственно осевой и полярный момент сопротивления сечения вала диаметром d, WX = 0,1d3; Wρ = 0,2d3, а т.к. Wρ = 2WX, то с учетом этих соотношений можно записать.
Запас прочности по пределу текучести.
Обычно принимают допускаемый запас прочности [nT] = 1,2…1,8.
Полагают, что имеет место симметричный цикл напряжений при изгибе вала и отнулевой цикл напряжений при его кручении.
Сопротивление материала детали усталости может быть повышено за счет ее поверхностного упрочнения: поверхностной закалки, обкатки роликом, наклепом.
- Свежие записи
- Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
- Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
- Какие моторы бывают у стиральных машин
- Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
- Как снять стопорную шайбу с вала
- Правообладателям
- Политика конфиденциальности
Механика © 2023
Информация, опубликованная на сайте, носит исключительно ознакомительный характер💥 Видео
9.4. Расчет валов и осейСкачать
КРУЧЕНИЕ ВАЛА. Касательные напряжения. Сопромат.Скачать
Э03 02 3 Проверочный расчет на усталостьСкачать
Прочность и жесткость валов. Часть 9. Расчет на жесткость промежуточного вала (КЦ-редуктор)Скачать
Прочность и жесткость валов. Часть 6: Эпюры моментов выходного вала (цилиндрическая передача).Скачать
Расчет на прочность в Компас 3DСкачать
Прочность и жесткость валов. Часть 7. Расчет на жесткость выходного вала (цилиндрическая передача).Скачать
Прочность и жесткость валов. Часть 5: Расчет на жесткость входного вала (коническая передача).Скачать
Расчет сварной конструкции на прочность в SolidworksСкачать
Сопромат №4: Расчет вала на прочность и жесткостьСкачать
Расчёт статически определимого валаСкачать
ДМ.КП.24 - Расчет вала в АПМ (2020 05 30 10 57 55)Скачать
Проверочный расчет вала (ru)Скачать
