2 том (555893), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Расчетный вращающий момент на валу где Т, - момент на валу двигателя, Н см; л КПД участка кинематической цепи от двигателя до рассчитываемого вала; 1 = —- и Р~О передаточное отношение от двигателя до вала; и - расчетная частота вращения вала, оси и вллы Определение нагрузок на валы Фуиже Рис. 9 Р= —, 2Т УИущаа Ц = 200овГяп —, 2' Рис, 10 Рис. 8 Рис. 11 За расчетную нагрузку принимают максимальную длительно действующую нагрузку. Расчетную нагрузку определяют: по мощности (задаваемой обычно на входе и выходе коробки передач), КПД и скорости; по моментам или силам (задаваемым обычно тоже на входе или выходе), передаточному отношению и КПД.
Расчетную частоту вращения вала, мин-', выбирают соответственно по частоте вращения шпинделя и „или выходного вала коробки, при которой они передают наибольшие моменты (обычно берут минимальную частоту вращения шпинделя, при которой передается полная мощность). Окружная сила на зубчатых колесах и цепных звездочках где И вЂ” делительный диаметр зубчатого колеса или цепной звездочки; Т вЂ” вращающий момент. Нагрузку на вал от цепной передачи приближенно принимают направленной параллельно ведущей ветви цепи и равной окружной силе, умноженной на коэффициент, зависящий от положения передачи (для горизонтальной передачи 1,15, для вертикальной 1,05).
Нагрузку на вал (в Н) от ременной передачи при расчете на усталость приближенно принимают направленной вдоль линии центров шкивов и определяют по формуле где ов - начальное натяжение, обычно принимаемое для плоскоременных передач равным 1,8 МПа, а для клиноременных 1,2 — 1,5 МПа; Р - плошадь поперечного сечения ремня, см2; а — угол обхвата шкива, град. Так как начальное натяжение при перетяжке в 1,5 раза больше нормального, то наибольшую нагрузку на вал можно определить по формуле ц = 1,50= з00,Р 1п —. 2 На рис.
8-11 изображено графическое определение сил, действующих на вал и подшипники, по заданной окружной силе (для зубчатой передачи с углом зацепления а = 20'и с учетом угла трения р = 5 —: 6'). ВАЛЫ 8. Определение реакций ° опорах "г 41 4 Приложенная сила Реакция опор + Вз + Вг + А1 + В1 — Аз + А2 Формула Аг=Вг=— 0г 2 1. — 0з Ь вЂ” О) ! — 0з а — 01 Если нагрузки, действующие на вал, не лежат в одной плоскости, то их раскладывают по двум взаимно перпендикулярным координатным плоскостям и в каждой из этих плоскостей определяют реакции опор и изгибающие моменты, а затем проводят геометрическое суммирование. Нередко расчет может быть упрощен удачным выбором координатных плоскостей.
Например, если окружные силы от ведомого и ведущего элементов взаимно параллельны или взаимно перпендикулярны, то оси координат следует направлять вдоль действия этих сил. Отклонениями от параллельности или перпендикулярности в пределах 10 — 15' следует пренебрегать, совмещая силы с осями координат. Допускается также совмещение сил в одну плоскость, если угол между ними не более 30'. Определение реакций опор и изгибаницих моментов При расчете вал принимают за балку, лежащую на шарнирных опорах.
Эта расчетная схема точно соответствует действи- тельному положению только для валов на подшипниках качения, установленных по одному или по два в опоре; при двух подшипниках должна быть обеспечена самоустанавливаемость опоры; например, установкой конических роликоподшипников вершинами роликов в разные стороны.
Для других опор такую расчетную схему можно применять как приближенную. При длинных несамоустанавливающихся подшипниках скольжения, расположенных по концам вала, равнодействующую реакции подшипника следует предполагать приложенной к точке, отстоящей от его кромки со стороны пролета на 1/3 — 1/4 длины подшипника. При расчете валов, вращающихся в длинных подшипниках скольжения ((/И= 3), расчетная схема приближается к схеме балки с заделанными концами. В табл. 8 и на рис. 12 приведены формулы для определения реакций опор и изгибающих моментов двухопорных валов с характерными случаями нагружения. 1 А = А1 + Аг + Аз' В = В1 + Вг + Вз (алгебраическая сумма).
Ог 2. Если приложенная сила 0„ имеет направление, обратное указанному на рисунке, то реакции в опоре А„и В„меняют знак на обратный. 3. 0„= А„+ В„(для проверки). оси и вдлы А в, В, А, А, А, Аг В, А 3 вЯв, Рис. 12. Определеыие реакций опор и изгибающих момеытов двухопорыых валов с приведеыиыми случаямы ыагружеыия Диаметр вала можно найти по табл. 10, зная изгибающий и вращающий моменты. Табл.
10 составлена по формуле При этом [о„,] взяты из табл. 9 с учетом максимальной концентрации напряжений. Материал: сталь 40Х улучшенная, для стали 45 улучшенной табличные значения умножают на коэффициент 0,94; для закаленных сталей 40Х и 40ХН табличные значения умножают на коэффициент 1,25. 100 М'+0,45т' [о„,] > Ж' 9. Допуспаемые ыапряжеиия [о „,] *, МПа, для стальыых валов В таблице обозначено: о, - предел прочности при растяжении; о, — предел текучести; о 1 предел выносливости.
При составлении таблицы принято: 1) коэффициент безопасности, равный 1,3; 2) уменьшение предела выносливости, определенного на малых образцах, для валов Н = 30 мм составляет = 15 — 20%, для валов Ы = 50 мм - 25 — 30% и для валов Н = 100 мм — 35 — 40% (меньшие значения относятся к ступенчатым валам из твердых легированных сталей, большие — к валам с насаженными деталями из более мягких сталей); 3) допускаемые напряжения при изгибе соответствуют спокойной работе (коэффициент динамичности равен единице). Для валов, работающих с резко переменным режимом, при расчете по максимальиой нагрузке, когда коэффициент долговечности меньше единицы, допускаемые напряжения следует соответственно понизить. Допускаемые напряжения можно повысить, увеличив прочность вала технологическими или конструктивными мероприятиями: местными упрочнениями, увеличением радиусов выкружек, применеиием разгрузочных канавок на ступицах сидящих деталей и т.п.
25 ВЛЛЫ Продолжение гпабл. 9 Стали и термическая обработка Диаметр вала д, мм Источники концентрации напряжений 75 70 90 85 95 90 85 30 Насаженная на вал деталь (зубчатое коле- со, шкив) с острыми кромками 70 85 65 50 80 60 65 75 80 100 130 90 100 95 85 115 120 30 Насаженное на вал кольцо подшипника качения 120 85 105 50 110 100 110 100 100 115 100 90 116 95 85 105 90 80 80 70 60 90 80 70 30 50 100 Вал ступенчатой формы с острыми внутренними углами О при — < 1,2 150 130 110 140 120 105 30 50 100 135 115 100 115 100 90 110 95 85 ' В таблице приведены допускаемые напряжения при изгибе в случае отсутствия кручения, но их можно применять и для расчета на сложное сопротивление по результируюшему моменту, который можно определять по формуле Вал ступенчатой формы со скругленными внутренними углами при г 1) Π— = 0,05; — < 1,2 35, нор- мализованная, о, = 520... 650 МПа; о,) 300 МПа; о 1 = 250 МПа 45, нор- мализованная, о, = 600...
750 МПа; о,) 340 МПа; о 1= 280 МПа 45, улучшенная, о, = 750... 900 МПа; о, = 420... 520 МПа; о 1 = 350 МПа 40Х, улучшенная, ов = 800... 1000 МПа; от = 600 " 800 МПа; о 1 400 МПа 40Х, зака- ленная до 35...42 НКС; о~ = 1100... 1300 МПа; о, = 900 МПа; о 1 = 500 МПа оси и вллы — 4 О Гч «О ч4 «О «О О« с со с К И «О СО СЧ 4~ «О ми соч« Гч «О СО СО СОИ О сч 4~ «О СО С « с~\ СЧ И И «сО 4~ О« СЧ И С~\ СО «О О с Гч «Ч «С 4 И й О й Е Е Я «О «О ~$' Гч Гч О с О ГЧ ГЧ ч4' О Ф И СЧ СО О«с~ М М ~$' с 'О ~$' О И «О И О М И СО СЧ О «Ч с~\ О««О сч М Сч О«Ч4' Гч с «ч$ СО с О« ~$' м Гч с~\ И «О И СЧ «О «О 4~ СО О« О««О М «О «О СО О«О СО М О И Ф О М ч4' И «С4 «С 4 с~ О« ~$' М «О СЧ ГЧ Ч 4 СО И Гч Сч И И И М«О« сч м О О О О«<ч с с сч сч О со Гч с Ф Ч. «О СО О« с" \ и с~\ «С4 с со О««О О «О «О И сс СО М ~ «О «сО С Ф О Щ 04. Е Л О О«О« с О м с СЧ Гч СЧ х Щ й о М «Ч С СО С И «Ч М СЧ О«м И О О« И с \ С О «О «О О«СЧ Гч Сч с"\ с «О Ф со ~ сч сч О и м О СЧ «О ч$' СО ~$' С СО «Ч «Ч с~\ ~$' «О О«О «Ч «О О«СЧ <ч с~\ ~ с с~ м с О «Ч ~ СО «0«И «О С СО СО С «сО СО О« СО «Ч С с сч О«с~ «Ч М М И ч'« сч О СЧ 0«О И 0«И СЧ «Ч СЧ М сй С'4 О с 4 М и с О » Е о О М О «О м с Гч с~ И СО СО И «О СО с «О сч СЧ С О 4 О« М И «О О« 0««С4 С М ~ «С4 СО М С 0«И СО т~ Ф т~ СЧ М с И С м со О«м Гч с~ с О«счм И М О СО 0««0 М с4' И ч«м СО ~ СО «О сч сч сч м с~ с4' и С СО «О «О О«О«с М И С с4' сч м сч м м И О М О И С4 С~ СО СЧ «Ч М ~ И «О СО О«СЧ СО СО О М «О О«М С О с И «О С СО М «С4 ~ О« сч сч с~\ и и с О И О сч со «О СЧ «О с~ с О«с~ СО М СО тй О« ~ с «О сч сч м О И ч4' с «с «О И «О С О Л й ъ с О Гч и СЧ Гч Гч СО О Сч И СЧ М М М Й Я ~О Щ Щ Щ Щ эЩ й~ й О Щ Щ О Щ й~ Щ Ф О И.
Щ Щ ъ Й Щ й~ О сч О ~ со с«о сч со со и м Ч'««О С СО О« ~$' «О О« со сч о и со м о К и о с со со с со сч о о Гч М Ф Ф И С С СО О СЧ И С О Гч СО ~ М С 4 СО И «О С О С «О О« «О Г СО О« ~ «О О«СЧ сч с \ с с~\ «О с с с~ О с~ С'4 С ~$' «О 4 4~ Гч О СЧ СО О«м СЧ Гч С~\ Ф с~ И «О С СО О С~\ «О 0«СЧ «44 Гч сч с~\ С'4 О«0«СО О О««О Ф 4 СЧ М О СЧ О«О«Ч ««О и и с со й сч м и со и О ч'« СЧ СЧ М М И «О М И СЧ «О СЧ С «О М С 0«М ч. ~ СО СЧ И с 0«О СО М М Ф «О «О С О М «О С О с~ О«с~ С гЧ Сч <Ч М с~ М О М СО ГЧ СО СО О О СО С4 О С4 О«С~ И СО СЧ С~ СО с4' О СО С «О сч гч сч м ~ ~ и о С «О ~ СО О М О СО «О М О СО О СЧ «О СО О «О СО СЧ СО «О И Ч «И ГЧ С'4 СЧ М М ~ И «О С сч с «с «О с4' 0 С О М 4С О С О«ГЧ С О«м О«СО СО О сч сч сч м с4' с4' и сс со О Гч И О СЧ И О СЧ Ч'«О С 4 Ч«О И О И О с~ С~ С~ Ч «ЧЪ Ч««0 «О «С4 С С С СО СО О«о«О ВАЛЫ г-30, л=гО Пример расчета Рыс.
14 Рис. 15 11. Решение примера Определяемое Расчет Расчетная формула Принятые обозначения: Ч - КПД рассчитываемого участка передачи; ! - передаточное отношение частоты вращения выходного вала к рассчитываемому; Т вЂ” вращающий момент рассчитываемого вала, Н мм; Т, — вращающий момент выходного вала, Н мм; р — угол между направлением действия силы и осью к; остальные обозначения указаны в решении примера. Д а н о .
вращающий момент на выходном валу Т, = 162000 Н мм. Н а й т и диаметр промежуточного вала для участка передачи, схема которого изображена на рис. 13. Рыс. 13. Схема передачы и прымеру для расчета Решение примера приведено в табл. 11. ОСИ И ВАЛЫ Расчет Определяемое Силы, действуюшие на вал и подшипники Ц =1,1Р Опора А Ь Ау — — О~ 53п ~3 У Опора А = 1,99 кН Опора В а В = — Ц1 яп~) 1 = 071 кН А = А„+Ау Полная реак- ция Опора А = 5,15 кН В= 418 +071 В = В» + Ву Опора В = 422 кН Плоскости х, у Ми =М„ Суммарный = 161 000 Н мм Т Отношение в опасном Ми сечении Т Ми 169 000 — 1 05 161 000 Диаметр вала (по М„.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
