На головну

Тема 3.11. Вали і осі.

  1. Тема 3.11. 4. Архітектура СРСР другої половини 1950-х - 1991 гг.
  2. Тема 3.11. Архітектура і мистецтво радянського періоду
  3. Тема 3.11. Смута в Росії н. XVII ст.
  4. Тема 3.11.2. Архітектура і мистецтво СРСР передвоєнного періоду (1933-1941 рр.)
  5. Тема 3.11.3. Радянська архітектура відновного періоду 1945 - початку 1950-х рр.

3.11.1. Загальні відомості.

3.11.2. Розрахунок валів.

3.11.3. Розрахунок осей.

3.11.1. Вал - Обертається деталь машини, яка забезпечує збереження встановлених на ньому зубчастих коліс, зірочок, шківів і т. П. І передачі крутного моменту. При роботі вал відчуває вигин і кручення, а в окремих випадках - додатково розтягування і стиснення.

 
 

вісь - Деталь машини, призначена тільки для підтримки встановлених на ній деталей. На відміну від вала вісь його не передає обертального моменту і, отже, не відчуває крутіння. У машинах осі можуть бути нерухомими, що несуть на собі вільно обертаються деталі, наприклад вісь блоку, вісь шківа натяжної ролика пасової передачі (рис. 13.11.1, А), і рухливими, що оберталися разом з встановленими на них деталями, наприклад вагонна вісь (рис . 13.11.1, Б), вісь передніх коліс автомобіля. Обертові осі встановлюють в підшипниках; не обертається осі мають ділянки, які використовуються для кріплення в корпусі запрессовкой, за допомогою шпонок, шплінтів, шайб і ін.

Класифікація валів і осей:

· По геометричній формі вали (осі) діляться на прямі, колінчаті (Рис. 3.11.2) і гнучкі (в спідометрах);

· По конструкції прямі вали (осі) діляться на гладкі і ступінчасті.

· За типом перетину вали (осі) бувають суцільні і порожнисті.

 Гладкі вали (осі) забезпечують хороше центрування посаджених деталей і мають підвищені міцність і жорсткість через відсутність проточек, що є концентраторами напружень; на виготовлення такого валу істотно знижується витрата металу, але для складання посаджених на вали деталей необхідні спеціальні пристосування. Ступінчасті вали і осі більш широко поширені. Вони забезпечують зручну збірку (розбирання) і фіксацію посаджених деталей від осьового зсуву. Крім того, уступи на валах сприймають осьове навантаження.

Порожні вали виготовляють в основному для зменшення маси або в тих випадках, коли через вал пропускають іншу деталь, підводять масло та ін. Однак порожнисті вали дорожче суцільних через складність технології виготовлення (особливо довгих валів), тому вони застосовуються обмежено.

Елементи конструкції. цапфи (Ріс.3.11.3) - ділянки вала або осі, що лежать в опорах (підшипниках):

·  кінцеві цапфи називають шипами;

· Проміжні (розташовані в середній частині вала) -шийками; Шипи і шийки в основному передають радіальне навантаження.

· Цапфу, що передає осьову навантаження, називають п'ятої. Опорою для п'ят служить подпятник.

Шипи і шийки в основному передають радіальне навантаження.

Кільцевий потовщення, що становить з ним одне ціле, називається буртиком.

Перехідна поверхня від одного перерізу до другого, службовці для упору посаджених на вал деталей, називається заплечиком(Ріс.3.11.2, А).

Для зменшення концентрації напружень і підвищення міцності переходи в місцях зміни діаметра вала (осі) роблять плавними. Криволінійну поверхню плавного переходу від меншого перетину до більшого називають жолобник.Жолобники бувають постійного та змінного перерізу. Для виходу шліфувального круга перехідні ділянки валів нерідко виконують з напівкруглої канавкою (ріс.3.11.4).

 Торці валів і осей для полегшення постановки на них деталей і в ланцюгах безпеки роблять з фасками.

матеріали валів і осей повинні бути міцними, добре оброблятися і мати високий модуль пружності. Основними матеріалами для валів служать вуглецеві і леговані стали. Для більшості валів застосовують термічно оброблені середньовуглецеві і леговані стали 45, 40Х. Для високонапряженних валів відповідальних машин застосовують леговані сталі 40ХН, 20Х, 12ХНЗА. Для осей зазвичай застосовують сталь вуглецеву звичайної якості.

Заготовки валів і осей - це круглий прокат або спеціальні поковки. Вали і осі обробляють на токарних верстатах з наступним шліфуванням цапф і посадкових поверхонь.

3.11.2. Основними критеріями працездатності і розрахунку валів є опір втоми матеріалу і жорсткість.

Для остаточного розрахунку вала необхідно знати його конструкцію, тип і розташування опор, місця докладання зовнішніх навантажень. Разом з тим підбір підшипників можна здійснити тільки коли відомий діаметр вала. Так як розрахунок і конструювання процеси взаємопов'язані і взаємовпливають, то визначення необхідних розмірів валів виконується в два етапи: проектувальний розрахунок та перевірочний розрахунок.

Основний розрахунковим навантаженням є крутний і ізгібающіймоменти. Вплив стискають або розтягують сил зазвичай мало і не враховується.

Попередній розрахунок.На даному етапі розрахунку відомий лише крутний момент , чисельно рівний переданому обертального моменту . момент можна визначити тільки після розробки конструкції (креслення) вала. Тому проектувальний розрахунок вала виконують як умовний розрахунок тільки на крутіння для орієнтовного визначення посадочних діаметрів. При цьому зазвичай визначають діаметр вихідного кінця вала, який відчуває одне кручення:

.

де  = 12 ... 25 Н / мм2 -Допускається напруження при крученні. низьке значення  компенсує невраховані напруги вигину, характер навантаження і концентрацію напружень.

отримане значення  округлюють до найближчого більшого стандартного розміру. За обраному значенням  з урахуванням зручності складання і фіксації деталей в осьовому напрямку призначають інші стандартні посадкові діаметри вала. Рекомендується приймати таку різницю діаметрів ступенів вала, щоб при складанні можна було насадити деталь, не виймаючи шпонку, встановлену в пазу ступені меншого діаметра.

Діаметри вала під підшипники кочення приймають з урахуванням розміщення на них підшипників заданої довговічності та відповідно до стандартних діаметрами їх внутрішніх кілець (35, 55, 65, 70 мм).

Якщо вихідний кінець провідного вала з'єднується муфтою з валом електродвигуна діаметром , то рекомендується приймати .

Остаточно розміри вала визначають після підбору підшипників, коли виявляться необхідні розміри цапф.

Перевірочний розрахунок.Вали при роботі відчувають циклічно змінюються напруги. У цьому випадку, як встановлено практикою, основний вид руйнування валів - втомне руйнування. Тому для валів розрахунок на опір втоми є основним розрахунком на міцність.

Перевірочний розрахунок вала виконують по його розрахунковій схемі. При складанні розрахункової схеми вали розглядають як прямі бруси, що лежать на шарнірних опорах. При виборі типу опори необхідно враховувати, що переміщення валів дуже малі, і якщо підшипник допускає хоча б невеликий нахил або переміщення цапфи, його вважають шарнірно-нерухомою або шарнірно-рухомою опорою. Підшипники, що сприймають одночасно радіальні і осьові сили, розглядають як шарнірно-нерухомі опори, а підшипники, що сприймають тільки радіальні сили, як шарнірно-рухливі.

Основними навантаженнями на вали є сили від передач через насажанную на них деталі: зубчасті або черв'ячні колеса, зірочки, шківи. Ці сили розподілені по ширині вінця колеса, довжині маточини, ширині підшипника і т. П. На розрахункових схемах сили і обертаючі моменти зображують як зосереджені, прикладені в полюсі зачеплення і середині ступиці зірочки, шківа.

Сили тертя в підшипниках не враховують, силами тяжкості валів, осей та насажанних на них деталей зазвичай нехтують.

Внаслідок обертання валу напруги вигину в різних точках його поперечного перерізу змінюються по симетричному циклу, навіть при постійному навантаженні, а напруги крутіння - по отнулевому циклу.

спрощений розрахунок на опору втоми має вигляд

,

де  - Еквівалентний момент за гіпотезою найбільших дотичних напружень;  - Допустиме напруження на вигин при симетричному циклі зміни напруги.

Уточнений розрахунок полягає у визначенні фактичного коефіцієнта запасу міцності в приблизно небезпечних перетинах з урахуванням характеру зміни напружень, впливу абсолютних розмірів і зміцнення поверхонь.

Значно підвищити, застосувавши той чи інший метод поверхневого зміцнення: азотування, поверхневу загартування ТВЧ, вібраційне обкатування і інші методи зміцнюючої обробки поверхонь.

розрахунок на жорсткістьвиробляють, якщо пружне переміщення валів (наприклад, довгі вали, ходові гвинти і шпинделі верстатів і ін.) впливає на працездатність пов'язаних з ними деталей. Для забезпечення необхідної жорсткості вала виконують його розрахунок на згинальну і крутильне жорсткість. Згинальна жорсткість валів визначається умовами правильної роботи зубчастих передач і підшипників. Під дією навантажень виникають прогини валів і повороти їх перетинів під зубчастими колесами і в підшипниках. стріла прогину  вала його поворот  під зубчастим колесом призводять до збільшення міжосьової відстані передачі, викликають перекіс колеса, підвищену концентрацію навантаження по ширині зубчастого вінця і, як наслідок, посилене зношування і навіть злам зубів. Поворот вала в підшипниках викликає нерівномірний розподіл навантаження по їх ширині і особливо по довжині роликів, що може викликати защемлення тіл кочення і матеріалу кромки руйнування роликів.

Зазвичай вали редуктора на жорсткість не перевіряють, так як відстань між опорами порівняно невелика. Виняток становить черв'ячний вал, перевірка якого на жорсткість обов'язкове.

3.11.3.Проектувальний розрахунок.Ось розглядають як балку, вільно лежить на двох опорах і навантажену зосередженими силами, що викликають вигин. Тому проектувальний розрахунок осей на статичну міцність виконують аналогічно розрахунку балок із шарнірними опорами звичайними методами опору матеріалів. За конструкцією осі складають розрахункову схему. Визначають реакції опор і будують епюру згинальних моментів . Встановлюють небезпечне перетин, для якого необхідний діаметр осі визначають з умови міцності на вигин

,

де - Максимальний згинальний момент;  - Допустиме напруження згину.

Перевірочний розрахунок.Розрахунок осей на опір втоми і згинальну жорсткість - окремий випадок розрахунку валів при моменті .

Питання для самоперевірки.

1. У чому різниця між віссю і валом?

2. За якими ознаками класифікуються осі і вали?

3. З яких частин складається вал?

4. Перерахуйте критерії працездатності і розрахунку осей і валів.

5. Які етапи повного розрахунку валів, що визначається на кожному з цих етапів?

                                                                                   
                                                                                   
                                                                                   
                                                                                   
                                                                                   
                                                                                   
                                                                                   
                                                                                   
                                                                                   
                                                                                   
                                                                                   
                                                                                   
                                                                                   
                                                                                   


Попередня   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   Наступна

Тема 3.2. Загальні відомості про механічної передачі. | Завдання. | Тема 3.3. Фрикційна передача. | Завдання. | Тема 3.4. пасової передачі | Тема 3.5. зубчасті передачі | Сили, що діють в зачепленні. | Тема 3.6. черв'ячні передачі | Тема 3.8. ПЕРЕДАЧА ВИНТ-ГАЙКА | Тема 3.9. Ланцюгові передачі. |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати