Расчет валов и осей

Расчет валов и осей

• Расчет вала и оси Целью анализа прочности является определение вала или диаметра вала наиболее нагруженной детали. При расчете необходимо учитывать канавки, отверстия для штифтов, пазы и резьбу, которые снижают прочность. В зависимости от условий эксплуатации оси только для изгиба ее диаметр d> W] MJ0lGadm (м), Где Mn — изгибающий момент Nm. ca (jm — допустимое напряжение материала вала при изгибе, МПа. Значение d округляется от нормального ряда измерений длины до ближайшего большого стандартного значения.

На ранних стадиях проектирования размеры вала еще не известны. Таким образом, диаметр вала во многом определяется из расчета кручения только тогда, когда допустимое материальное напряжение уменьшается: dbltfjT / O, 2xadmy Где Т — крутящий момент, Нм. xadm-допустимое напряжение кручения, МПа.

Различают предварительный расчет вала и расчет верификации. Людмила Фирмаль

Диаметр вала округляется от нормального диапазона линейных размеров до ближайшего большого стандартного значения, а диаметр различных ступеней вала задается из условий сборки и фиксации. Предварительно рассчитанные диаметры вала могут быть получены на основе практики проектирования. Например, в кинематических передачах диаметр вала связан с диаметром внутреннего кольца используемого подшипника качения, или диаметр вала привода коробки передач принимается равным 0,8 … 1,2 диаметра вала приводного двигателя.

Было Если необходимо, расчеты валидации вала выполняются для статической и усталостной прочности, жесткости и антирезонансных характеристик. Расчет выполняется только после окончательного задания всех диаметров и осевых размеров элементов вала и учитывает внешние силы и моменты, действующие на вал, включая реакции опоры. Нагрузки, распределенные по длине подшипника или ступицы, считаются сосредоточенными. Сила, создаваемая зубчатым колесом или червячной передачей, выражается в форме радиальной, круговой и осевой составляющих, величина которых зависит от формы зубчатого колеса и крутящего момента вала.

• Статическая проверка прочности вала — это расчет на изгиб и скручивание. Рассчитаем изгиб заданного момента Мред + Где M zz, Мой у-изгибающий момент в горизонтальной и вертикальной плоскостях, Нм. Учитывая условие прочности a = M ^ / W ^ Qadm>, W = 0,1 ^ 3 является моментом сопротивления поперечного сечения вала диаметром d относительно нейтральной оси и определяет диаметр вала. d> ljMred / (0,1a a (jm).

Нормальное напряжение изгиба изменяется с симметричным циклом. Цикл изменения тангенциального напряжения, вызванного крутящим моментом, предполагается равным нулю для нереверсивного движения (старт-стоп) и симметричным для обратного хода. Расчет состоит из определения коэффициента безопасности для нормального напряжения и тангенциального напряжения LT, который зависит от размера поперечного сечения и упрочнения поверхности.

Для валов и осей, работающих в условиях длительных колебаний нагрузки, выполняются расчеты усталостной прочности. Людмила Фирмаль

Вал, наличие концентратора напряжений, параметры рабочего цикла. В то же время па-надм> * нх ^ надм> Надм является приемлемым фактором безопасности, как правило, от 1,5 до 2,0. Условия усталостной прочности для нормальных и тангенциальных напряжений равны: — ^ адми у = 1 ± = LL t 77 (0,2 </ 3) Где а! Является ли предел выносливости материала вала при нормальных и сдвиговых напряжениях. Их можно определить по прочности на растяжение <зш. а! = (0,40 … 0,45) Ai /; т. ! = (0,55 … 0,60) a ^. При необходимости, например, жесткость зубчатых колес, фрикционных роликов, подшипников, валов и осей рассчитывается, когда упругая деформация вала и оси влияет на поведение связанных с ними деталей.

Согласно условиям жесткости, максимальная деформация не должна превышать допустимое значение. Различает жесткость вала при изгибе и кручении. Жесткость при изгибе оценивается по прогибу вала и углу поворота вала6. Это определяется уравнением сопротивления материала (см. Раздел 5.13.6) для конкретной конструкции и схемы нагрузки на вал. В то же время Ушах ^ Уол »= (0,0002 … 0,0003) /; ®max-8 адм »

Где adt> ®adm ~ отклонение сечения вала и допуск угла поворота. / Расстояние между опорами. Допустимый угол поворота секции вала зависит от типа опоры. Qadm = 0,001 рад — с подшипником скольжения; Qadm = 0,01 рад — однорядные радиальные шарикоподшипники. 9a (Jm = 0,05 рад) с двухрядным сферическим радиальным шарикоподшипником. Жесткость при кручении оценивается по углу кручения на единицу длины вала JpG 0, ltfmln (7 Где ^ n — минимальный диаметр по длине вала. G — модуль сдвига материала вала (для стали G = 8-104 МПа). допуск на угол кручения: ф0адм = (1,5 … 9) -10 «3 рад / м.

Расчет антирезонансных характеристик включает определение резонансной (критической) частоты вращения вала, которая не соответствует рабочей частоте. Это делается для валов с высокими скоростями вращения (n> 20000 об / мин). Длительная работа вала в резонансной области может привести к поломке вала и подшипника даже при небольшом дисбалансе. Критическая скорость, если вал под весом смонтированной детали имеет статическое отклонение ПЦР «ZOO ^ / G / Y (об / мин). Частота вращения рабочей оси должна быть вне диапазона частот резонансной полосы (0,7 … 1,5) LCR. В диапазоне частот lr <0,7 lcr (квазистатический режим) и pr> 1,5 пкр (квазидооценка), прогиб вала не превышает значение статического прогиба y.

Смотрите также:

Решение задач по прикладной механике

Соединения заформовкой и запрессовкой	Требования, предъявляемые к опорам и направляющим
Назначение, конструкции и материалы валов и осей	Подшипники скольжения