Иванов М.Н. - Детали машин (1065703), страница 58
Текст из файла (страница 58)
Назначаем Н= 160 мм. Так как стержень винта работает на сжатие и имеет большую свободную длину, его необходимо проверить на прочность с учетом устойчивости по формуле о=4Е„/(яЫ',)<у[о1. Для материала винта (см. табл. 1,1), принимая коэффициент запаса прочности я=2, получаем 1о1=о,/~=320/2=160 МПа. Коэффициент уменьшения допускаемых напряжений у для сжатых стержней выбирают в зависимости от гибкости Х: Х ... 30 50 60 80 100 120 140 160 у .... 0,91 0,86 0,82 0,70 0,51 0,37 0,29 0,24 0,91 0,83 0,79 0,65 0,43 0,30 0,23 0,19 П р и м е ч а н и е. Нижние значения у относятся к сталям повышенного качесгва: Х=р1Д=81/Ы, =8 1000/64,2=1 4; уи0,35. Здесь, учитывая, что Ч'„>2, принято у =2, ддя круглого сечения радиус инерции /= /'У/А=И,/4. При этом а=4 150000/(п 64,2')=46,5<0,35 160=56 МПа, 2. Определяем КПД по формуле (1.11).
Потери в упорном шариковом подшипнике по малости не учитываем. При наличии слабой смазки в резьбе принимаем /=0,1; за=182'50'/18 (2'50'+5'50')=0,32. Ийр:ИгигзаиК-бт.пагоб.ги зозбт®и1.Ьу ~сд:464840172 Раздел третий ВАЛЫ, ПОДШИПНИКИ, МУФТЫ Глава 15 вялы и оси 5 15.1. Общие сведения На валах и осях размещают вращающиеся детали: зубчатые колеса, шкивы, барабаны и т, п. Вал отличается от оси тем, что передает вращающий момент от одной детали к другой, а ось не передает.
Например, на рис. 15,1 момент от полумуфты 3 к шестерне 1 передается валом 2, а на рис. 15.2, где изображен барабан грузоподъемной машины, момент от зубчатого венца передается канату самим барабаном. Вал всегда вращается, а ось может быть вращающейся (рис. 15,2, а) или невра- 12 щающейся (рис. 15:2, о). а Ь с Различают валы пря- 1 мые, коленчатые и гибкие. Наибольшее распространение имеют прямые валы. Коленчатые валы применяют в поршневых машинах. Гибкие валы допускаю ~ передачу вращения при больших перегибах (например, в зубоврачебных бормашинах).
Коленчатые и гибкие валы относят к специальным деталям и не изучают в настоящем курсе. Рис 15 2 295 Ьйр:ИшгзаиК-бт.пагод.ги зозбгп®и1.Ьу ~сд:464840172 По конструкции различают валы и оси гладкие (рис. 15.2), фасонные, или ступенчатые (см. рис, 15.1), а также сплошные и полые. Образование ступеней на валу связано с закреплением деталей или самого вала в осевом направлении, а также с возможностью монтажа детали при посадках с натягом, Полыми валы изготовляют для уменьшения массы или в тех случаях, когда через вал пропускают другую деталь, подводят масло и пр. Прямые валы изготовляют преимущественно из углеродистых и легированных сталей.
Чаще других применяют сталь Ст5 для валов без термообработки; сталь 45 или 40Х для валов с термообработкой (улучшение); сталь 20 или 20Х для быстроходных валов на подшипниках скольжения, у которых цапфы цементируют для повышения износостойкости. Механические характеристики материалов см. в табл. 8.8. ~ 15.2. Проектный расчет валов При проектном расчете обычно известны крутящий момент Т или мощность Р и частота вращения и, нагрузка и размеры основных деталей, расположенных на валу (например, зубчатых колес). Требуется определить размеры и материал вала.
Валы рассчитывают на прочность, жесткость и колебания, Основной расчетной нагрузкой являются моменты Т и М, вызывающие кручение и изгиб. Влияние сжимающих или растягивающих сил обычно мало и не учитывается. Расчет осей является частным случаем расчета валов при Т=О. Для выполнения расчета вала необходимо знать его конструкцию (места приложения нагрузки, расположение опор и т.
п.). В то же время разработка конструкции вала невозможна без хотя бы приближенной оценки его диаметра. На практике обычно используют следующий порядок проектного расчета вала: 1. Предварительно оценивают средний диаметр вала из расчета только на кручение при пониженных допускаемых напряжениях (изгибающий момент пока не известен, так как неизвестны расположение опор и места приложения нагрузок). Напряжения кручения 1=т!И',=Ц02с[1)([1) или 1=1'Т~[02 [т)). [15.1) Обычно принимают: 1т1=(20 30) МПа для трансмиссионных валов, 1т1=(12...15) МПа для редукторных и других (15.2) аналогичных валов. Предварительно оценить диаметр проектируемого вала можно, также ориентируясь на диаметр того вала, с которым он соединяется (валы передают одинаковый момент Т).
Например, если вал (см. рис. 15.1) соединяется с валом 296 Ьйр:ПКигзаиК-бт.пагод.ги зозбт®и1.Ьу ~сд:464840172 электродвигателя (или другой машины), то диаметр его входного конца можно принять равным или близким к диаметру выходного конца вала электродвигателя. 2. После оценки диаметра вала разрабатывают его конструкцию (см.
пример на рис. 15.1). 3. Выполняют проверочный расчет выбранной конструкции по методике, изложенной ниже, и, если необходимо, вносят исправления. При этом учитывают, что диаметр вала является одним из основных параметров, определяющих размеры и нагрузочную способность подшипников. На практике не редки случаи, когда диаметр вала определяется не прочностью самого вала, а прочностью подшипников, Поэтому расчеты вала и подшипников взаимосвязаны. ~ 15.3. Проверочный расчет валов Выбор расчетной схемы и определение расчетных нагрузок. Расчет валов базируют на тех разделах курса сопротивления материалов, в которых рассматривают неоднородное напряженное состояние и расчет при переменных напряжениях.
При этом действительные условия работы вала заменяют условными и приводят к одной из известных расчетных схем. При переходе от конструкции к расчетной схеме производят схематизацию нагрузок, опор и формы вала. Вследствие такой схематизации расчет валов становится приближенным. Напомним, что в расчетных схемах используют три основных типа опор; шарнирно-неподвижную, шарнирно-подвижную, защемление или заделку.
Защемление применяют иногда в опорах неподвижных осей. Для вращающихся осей и валов защепление не допускают. Выбирая тип расчетной опоры, необходимо учитывать, что деформативные перемещения валов обычно весьма малы, и если конструкция действительной опоры допускает хотя бы небольшой поворот или перемещение, то этого достаточно, чтобы считать ее шарнирной или подвижной. При этих условиях подшипники, одновременно воспринимающие осевые и радиальные нагрузки, заменяют шарнирно-неподвижными опорами, а подшипники, воспринимающие только радиальные нагрузки, — шарнирно-подвижными, Условимся в дальнейшем все рассуждения иллюстрировать примером расчета вала, изображенного на рис.
15.1. Для этого вала, учитывая наклон зуба шестерни и направление момента Т, левую опору заменяем шарнирно-неподвижной, а правую — шарнирно-подвижной опорами (рис. 15.3). Действительные нагрузки не являются сосредоточенными, они распределены по длине ступицы, ширине подшипника и т. п. Расчетные нагрузки рассматривают обычно как сосредоточенные. В нашем примере (см.
рис, 15,1) ва~ нагружен Ийр:ИшгзаиК-с!т.пагос!.ги зозс!т®и1.Ьу !сд:464840172 силами Г„Г. и Е„(см. рис. 8.27), действующими в полюсе зацепления (рис. 15.3, а), и крутящим моментом Т на полумуфте. В гл. 17 показано, что большинство муфт вследствие неизбежной несоосности соединяемых валов нагружают вал дополнительной силой Р„. Примеры определения Г„для некоторых типов муфт даны в той же главе. т При расчете валов приближенно можно принимать Г„=(0,2...0,5) Е,„, где Е,„— окружная сила муфты. Направление силы Е„в отношении силы Е, может быть любым (зависит от случайных неточностей монтажа). В расчетной схеме (рис, 15.3, а) силу Е„направляем так, чтобы она увелйчивала напряжения и деформации от силы Г, (худший случай). Для стандартных редукторов общего назначения принимают: Е„х125 /Т вЂ” входные и выходные валы одноступенчатых редукторов; Е„ж 250~/Т вЂ” выходные валы многоступенчатых редукторов.
Здесь Т вЂ” вНм. Эти формулы учитывают, что Рис. 15,3 в общем случае на конце вала может быть установлена не только муфта, а также шестерня, звездочка или шкив. На рис. 15.3, б силы ÄÄи Г, приведены к оси вала и изображены раздельно в вертикальной и горизонтальной плоскостях. При этом возникли пары сил, равные Т=0,5Г,г!, и М,=0,5Г,а(,. Здесь Н,— делительный диаметр шестерни. Под расчетной схемой построены эпюры изгибающих и крутящих моментов в вертикальной и горизонтальной плоскостях от всех действующих нагрузок (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
