Указать основной критерий работоспособности валов статическая прочность при изгибе

Зубчатые колеса, шкивы, звездочки, муфты и другие вращающиеся детали устанавливают на валах и осях.

Вал предназначен для поддержания сидящих на нем деталей и для передачи вращающего момента. При работе вал обязательно испытывает деформацию кручения, может подвергаться деформациям изгиба, и в отдельных случаях дополнительно деформациям растяжения и сжатия.

Ось – деталь, предназначенная только для поддержания сидящих на ней деталей. В отличие от вала ось не передает вращающего момента и, следовательно, не испытывает деформацию кручения.

Оси могут быть: сплошными и полыми, вращающимися и неподвижными, ступенчатыми и гладкими.

Валы различают сплошные и полые, жесткие и гибкие. Жесткие валы бывают: прямыми, эксцентриковыми, кулачковыми, коленчатыми. Гибкие валы бывают: силовыми, приводов управления, приводов приборов.

Практически валы и оси изготавливают ступенчатыми (Рис. 1), что связано с удобством монтажа, и с приближением к телам равного сопротивления. Желательно, чтобы каждая насаживаемая на вал деталь проходила по валу до своей до своей посадочной поверхности без натяга во избежание повреждения поверхностей и ослабления посадок.

Рис. 1. Конструктивные элементы вала:

1 – шип; 2 – шейка, 3 – подшипник, 4 – упорный бурт, 5 – заплетчик

Элементы конструкции валов и осей

Цапфами называют участки вала и оси, лежащие в опорах. Цапфы подразделяются на шипы, шейки и пяты.

Шипом(рис.1) называется цапфа, расположенная на конце вала или оси и передающая в основном радиальную нагрузку.

Шейкой (рис.1) называется цапфа, расположенная в средней части вала и оси. Опорами для шипов и шеек служат подшипники.

Пятой (рис.2) называется цапфа, передающая осевую нагрузку. Опорами для пят служат подпятники.

Опорные участки коленчатого вала, расположенные в подшипниках корпуса называют коренными шейками.

Рис.2. Шейка вала (оси) Рис.3. Шейка вала (оси)

Опорные участки коленчатого вала, соединяющие вал с шатунами, называют шатунными шейками. Переходные участки называют щеками.

Рис. 4. Коленчатый вал: 1, 2 – коренная и шатунная шейки; 3 – щека

Переходные участки.Переходные участки между двумя ступенями валов или осей выполняют:

a) галтелью постоянного радиуса рис.5 а);

Читайте также: Крестовина карданного вала для мерседес 308d

b) с галтелью переменного радиуса рис.5 б);

c) поднутреннием постоянного или переменного радиуса рис.5 в);

d) с кольцевой проточкой для выхода шлифовального круга.

а) постоянного радиуса

б) переменного радиуса

в) поднутрением

г) проточкой

Рис. 5. Галтельные переходы валов и осей

Галтелью называют поверхность плавного перехода от меньшего сечения вала к большему. Галтели применяют для уменьшения концентрации напряжений в валах, т.е. повышения их усталостной прочности.

Критерии работоспособности валов

Видео:9.4. Расчет валов и осейСкачать

Валы рассчитываю на прочность, жесткость виброустойчивость. Основным критерием работоспособности валов является прочность. Разрушение может происходить от статических нагрузок (статическая прочность) и от переменных во времени нагрузок, которые приводят к усталостному разрушению.

Усталость – процесс постепенного накопления повреждений материала под действием переменных напряжений, приводящих к изменению его свойств, образованию и развитию трещин и разрушению.

Сопротивление усталости – свойство материала противостоять усталости.

На практике установлено, что для валов основным видом разрушения является разрушение от усталости.

Материалы валов и осей. Основным материалом для валов и осей служат углеродистые и легированные стали благодаря высоким механическим характеристикам, способности к упрочнению и легкостью получения прокаткой. Для валов и осей без термообработки применяют стали Ст5, Ст6, сталь 35, сталь 40; для валов с термообработкой – сталь 45, сталь 40Х, сталь 20Х, сталь 12ХН3А и др.

Основные механические характеристики материалов:

– s_b – предел прочности материала, МПа;

– s_Т – предел текучести материала, МПа;

– s_-1, t_-1 – предел выносливости материала при изгибе и кручении, МПа (рис. 7).

Предел выносливости – это максимальное напряжение, которое может выдержать материал, сопротивляясь усталостному разрушению, в течение произвольно большого числа циклов (рис. 7).

Рис.7. Кривые усталости в координатах s – N и t – N (кривые Веллера):

s_а и t_а – амплитуды нормальных и касательных напряжений, N – долговечность вала (оси), s_-1.Д и t_-1.Д – предел выносливости вала (оси) при изгибе и кручении

Зависимости между пределов выносливости и пределом прочности

РАСЧЕТ ВАЛОВ

Основными силовыми факторами, действующими на вал, являются крутящий T и изгибающий моменты M_и.

Читайте также: 20 1701190 подшипник промежуточного вала задний

Проектирование валов проводят в два этапа: проектный и проверочный расчеты.

Проектный расчет валов

Проектный расчет валов производится на статическую прочность для ориентировочного определения их размеров. Для выполнения уточненного расчета необходимо знать конструкцию детали (диаметры, длины участков, места приложения нагрузки и расположение опор). Но в начале расчета разработка конструкции невозможна, поскольку не определены диаметры участков. Первоначально известен только вращающий момент T, действие неизвестных факторов компенсируется пониженными напряжениями кручения.

Условие статической прочности вала

где T – вращающий момент, Н×м;

W_P – полярный момент сопротивления сечения, мм 3 ; ;

– допускаемы напряжения кручения =15…20 МПа.

Откуда определяется расчетный диаметр вала

Уточненный расчет валов

Валы рассчитывают по двум моделям разрушения – на статическую прочность и сопротивление усталости (усталостную прочность). Практикой эксплуатации валов установлено, что основным видом разрушения вала является усталостное разрушение. Поэтому в качестве основного принят расчет валов на сопротивление усталости. Расчет валов на статическую прочность проводится как дополнительный (проверочный) для предотвращения пластических деформаций и разрушений под действием кратковременных перегрузок.

Расчет проводят как проверочный. Он заключается в определении расчетных коэффициентов запаса прочности S в предположительно опасных сечениях.

При совместном действии изгиба и кручения запас прочности (запас сопротивления усталости)

Видео:КРУЧЕНИЕ ВАЛА. Касательные напряжения. Сопромат.Скачать

S – общий запас прочности вала;

S_s – запас прочности вала по нормальным напряжениям от изгиба;

S_t – запас прочности вала по касательным напряжениям от кручения.

где – предел выносливости вала,

– предел выносливости материала при изгибе (гладкого образца);

– коэффициент снижения предела выносливости вала;

– амплитуда цикла напряжений изгиба, – для симметричного цикла,

– коэффициент чувствительности материала к концентрации напряжений;

– среднее напряжение цикла, – для симметричного цикла,

где – предел выносливости гладкого эталонного образца,

– предел выносливости материала при кручении (гладкого образца);

– коэффициент снижения пределов выносливости;

– амплитуда цикла напряжений кручения, – для отнулевого цикла,

– коэффициент чувствительности материала к концентрации напряжений;

– среднее напряжение цикла напряжений кручения, – для отнулевого цикла,

Читайте также: Обработка вала в единичном производстве

Напряжения, действующие в валу изменяются циклично. Напряжения изгиба изменяются по симметричному циклу (рис. 7 а)), напряжения кручения изменяются по отнулевому циклу (рис. 7 б)).

s_max, t _max – максимальное напряжение цикла, МПа; ,

, – осевой и полярный момент сопротивления сечению, мм 3 .

s_max, t _min – минимальное напряжение цикла, МПа;

для симметричного цикла,

для отнулевого цикла,

для симметричного цикла,,

для отнулевого цикла.

R – коэффициент асимметрии цикла

для симметричного цикла, для отнулевого цикла.

Рис. 7. Циклы нормальных напряжений изгиба а) и касательных напряжений кручения б)

Видео:Определение перемещений в балке. Метод сил. Правило Верещагина. СопроматСкачать

Коэффициенты снижения пределов выносливости

где , – эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении.

, – коэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения детали при изгибе и кручении;

– коэффициент шероховатости поверхности, , для шлифования и полирования;

– коэффициент упрочнения поверхности.

Концентраторами напряжений являются факторами снижающие предел выносливости детали (рис. 8). Концентрация напряжений возникает при изменении размеров, формы деталей.

К концентраторами напряжений относят галтели, шпоночные пазы, проточки, шлицы, резьбы и др. факторы.

Рис.8. Распределение напряжений в валах (концентрация напряжений)

РАСЧЕТ ОСЕЙ

Основным силовым фактором, действующими на ось, являются изгибающий моменты M_и. Расчет осей проводят в два этапа: проектый и проверочный расчеты валов.

Проектный расчет осей

Проектный расчет валов производится на статическую прочность для ориентировочного определения размеров. В начале расчета известен только изгибающий момент М_и. Условие статической прочности оси

W_o – полярный момент сопротивления сечения, мм 3 ;

– допускаемы напряжения кручения , МПа;

– предел текучести материала оси, МПа;

Откуда определяется расчетный диаметр вала

Уточненный расчет осей

Расчет проводят как проверочный. Он заключается в определении расчетных коэффициентов запаса прочности в предположительно опасных сечениях.

где – предел выносливости гладкого эталонного образца,

– коэффициент снижения пределов выносливости;

– амплитуда цикла напряжений изгиба, – для симметричного цикла, – для отнулевого цикла;

– коэффициент чувствительности материала к концентрации напряжений;

– среднее напряжение цикла, – для симметричного цикла.

• 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

  
  

  источники:

  Видео:ПОДБОР ДВУТАВРА И ШВЕЛЛЕРА. Проверка прочности балки. Сопромат.Скачать

  

  https://evakuatorinfo.ru/ukazat-osnovnoy-kriteriy-rabotosposobnosti-valov-staticheskaya-prochnost-pri-izgibe

  📽️ Видео

  Расчет вала на прочность и жесткость. Эпюра крутящих моментовСкачать

  

  Прочность и жесткость валов. Часть 6: Эпюры моментов выходного вала (цилиндрическая передача).Скачать

  

  Вал. Расчет на прочность при косом изгибе и крученииСкачать

  

  25. Статически неопределимая балка. Метод сил ( практический курс по сопромату )Скачать

  

  СОПРОМАТ. Эпюры нормальных и касательных напряжений. IV теория прочности. Задача 3.2. Часть 2.Скачать

  

  6 Критериев остойчивостиСкачать

  

  8. Работа моментовСкачать

  

  Введение в СопроматСкачать

  

  ЭПЮРЫ. МЕТОД ТОЧЕК. СОПРОМАТ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ. Балка.Скачать

  

  Сопротивление материалов. Занятие 16. Расчет стержня на устойчивость. Несущая способностьСкачать

  

  Подбор круглого, прямоугольного и квадратного сечения. Сопромат.Скачать

  

  Лекция №5. Медицинская статистика • ШМИСкачать