П.Ф.Дунаев, О.П. Леликов-Конструирование узлов и деталей машин (947314), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Ясли едугмотрено несколько шноночных пазов, то для удобства фрюерованин лагают на одной образуюи1ей и выполняют одной ширины, выбранной но диаметру вала 1рис. 10,11). Для уменьшения номенклатуры шлицевых крашения времени на их перестановку размеры иглииев на розных участках имеют одинаковыми, определения диаметров и длин участков вала, а также его конст- элементов производят расчет вала на сопротивление усталости (см.
б 10.3). что шпоночные пазы, резьбы под установочные гайки, отверспи под чные винты, а также канавки и резкие изменения сечений вала вызывают апию напряжений, уменьшаошую его усталостную прочность. Поэтому, имеет небольшой запас по сопротивлению усталости, следует' избегать ы1ьзсвэнвя элементов, вызывающих концентрацшо напряжений. сотах пониженной усталостной прочности нежелательно выполнение дпя выхода инструмента (шлифовального камня, плашки и др.). Вместо сопряжение соседних учасгков вала следует оформлять в виде галтели 2, а), как можно более плавным. Где возможно, следует увеличить радиус В особых случаях галтели выполняют эллиптическими с размерами 163 чют.Кугвамй-дт.пагод.ги Гас. 10.11 Гав 10.12 б = (0,4...0,451 у и в = 0,4б (рис.
10.12, б1 или двумя радиусами. Заметно снижают концентрацию напряжений галтелн с поднугрением 1рис. 10.12, в). Разгружающие канавки на валу 1рис. 10.12, г) и в сопряженной детали 1рис. 10.12, д) уменьшают концентрацию напряжений на поверхности вала от посадки деталей с натягом.
Шпоночный паз, получаемый дисковой фрезой 1рис. 10.12, в), вызывает меньшую концентрацию напряжений, чем обработанный концевой фрезой. Звольвентные шлицы вызывают меньшую концентрацию напряжений по сравнению с прямобочными. Шлицевое соединение меньше снижает сопротивление усталости вала, чем шпоночное. 10.3. РАСЧЕТЫ ВАЛОВ НА ПРОЧНОСТЬ Основными нагрузками на валы являлися силы от передач. Силы на валы передают через насаженные на них детали: зубчатые или червячные колеса, шкивы, полумуфты.
При расчетах принимают, что насаженные на вал детали переджаг силы и моменты валу на середине своей ширины. Под действием постоянных по значению и направлению сил во вращающихся валах возникают напряжения, изменяющиеся по симметричному циклу. 164 чют.Кугвамй-дт.пагод.ги Таблила 102 Марке стели Меаеиитсокие тарное котики, Мпе Твердость нв тие иеиеа) о, Любой л 120 < 80 к лто к 120 5 200 < 120 лью к 60 190 240 270 240 270 270 197 260 330 520 780 900 790 900 920 650 950 1150 280 540 650 640 750 750 400 700 950 150 290 390 380 450 450 240 490 660 0,06 0,09 О,1О 0,09 0,10 0,10 0,07 0,10 0,12 220 360 410 370 410 420 Зто 430 500 1ЗО лто гзо 210 240 гзо 170 240 280 40ХН гох 12ХНЗА 18ХГТ Выполняют расчеты валов иа статическую прочность и ва соиротивлеиие уеталостя. Расчет проводят в такой последовательности: по чертежу сборочной единицы вала составляют расчетную схему, на которую наносят все внешние силы, нагружающие вал, приводя плоскости их действия к двум взаимно пербендикулярным плоскостям (горизонтальной Хи вертикальной У).
Затем опредемют реакции опор в горизонтальной и вертикальной плоскостях. В этих же штоскостях строят зпюры изгибающихмоментов М и М, отдельна зпюру крутящею ,кьиента М . Предположительно устанавливают опасйые сечения исходя из эпюр иоментов, размеров сечений вала и концентраторов напряжений (обычно течения, в которых приложены внешние силы, моменты, реакции опор или места ишенений сечения вала, нагруженные моментами). Проверяют прочность вала в тарных сечениях. Расчет иа статическую прочность.
Проверку статической прочности выполняьт в целях предупреждения пластических деформаций в период действия кратковременных перегрузок (например, при пуске, разгоне, реверсировании, торможении, срабатывании предохранительного устройства). Величина перегрузки зависит от конструкции передачи (привода).
Так, при нмичии предохранительной муфты величину перегрузки определяет момент, при котором эта муфта срабатывает. При отсутствии предохранительной муфты юзможную перегрузку условно принимают равной перегрузке при пуске привокното электродвигателя. В расчете используют коэффициент перегрузки Хи= Т /Т, где Т вцсвмальный кратковременно действующий вращающий момент (момент перег17зки); Т вЂ” номинальный (расчетный) вращающий момент. Для большинства ишцРонных электРодвигателей Хи = 2,2 (см. табл.
24®, сц~- т).(т В расчете определяют нормальные с и касательные т напряжения в расаитрнваемом сечении вала при действии максимальных нагрузок: о = 103М /Вг+ г", /А; т = 103Мкшах/Ктю и -к. с'ц+ц' — и;~ е, . н,, н ет = ХиТ вЂ” крутящий момент, Н ° м; Г „= Киà — осевая сила, Н; Вти В'„— мюенмы сопротивления сечения вала при расчете на изгиб и кручение, ммз; А— ошшть поперечного сечения, ммг. 165 Основными материалами для валов служат углеродистые и легированные стали (табл. 10.2).
Для болыпинстна валов применяют термически обрабатываемые срелнеуглеродистые и легированные стали 45, 40Х; дкя высоконапряженных валов ответственных машин — легированные стали 4ОХН, 2ОХ, 12ХНЗА. чют.Кугвартй-дт.пагод.ги г .юлз Частпые коэффициенты запаса прочкости по нормальным и касательным напряжениям (пределы текучести о, и т, материала см. табл. 102): Х, =с/с; Л =т/т. Общий коэффицигшп запаса прочпости по пределу текучести при совместном действии нормальных и касательных напряжений 4=4л„~~У 4Т'„" Статическую прочность считают обеспеченной, если Л, г [ Я, где ( Я = 1,3...2 — минимально допустимое значение обшего коэффициента запаса по текучести (назначают в зависимости от ответственности конструкции н последствий разрушения вала, точности определения нагрузок н напряжений, уровня технологии изготовления и контроля).
Момгкты сопротивлекил 11г при изгибе, В'„при кручении и площадь А вычисляют по нетто-сечению: для атлошпого круглого сечевик диаметром Р. И'= лФ/32; В'„= эсад/16; А = к1У/4; для полого круг.юго сечевик (рис. 10.13, а): В'= 6 япФ/32; В'„= ~ ямЯ16; А = к(Л' — гг)/4, где ба = 1 — (4(/22)4 — коэффициент пересчета: а/27......, . 0,4 0,42 0,45 0,48 0,5 0,55 0,56 0,6 0,63 0,67 0,71 глг 0,974 0,969 0,959 0,947 0,938 0,921 0,901 0,87 0,842 0,8 0,747 для вага с прямобочпыми шлицами (рис. 10.13, б): В'= (лй~+ ЬХ(З вЂ” д)(И + д)25/(32В); )Ф'„= 2В А = лг(2/4+ Ьт( — д)/2; для вала с эвольвешппыми шлицами и для вола-шгстерпи в сечении по зубьям геометрические характерно~оси приведены в табл.
10.3, 10.4; для «ала с одпим итокочпым лазам (рис. 10.13, в): И'= лдь/32 — М(24( — Л)2/(16д); В; = яае /1 6 — бй(Ы вЂ” НЯ(16д); А = лг(2/4 — бйД. 166 чют.цугба(ууй-дт.пагод.ги Табл нца 10 3 Гсожтрнчесхив харзкирнствкн Момент инерции прн расчетах на жешяость (осеваа) Х о (б,а(4 — е'се)!04, ЩЕ бт ПРииимашт по рио. 10.14, о в зависимости от коэффипиентв х смещения и числа х зубьев; в' — диаметр целительной окруиности, с(о — диаметр цеитральното отве тия. на кручение Площадь сечениа при расчете на расшиение (сиатне) Л я (бх(з — с(зо)!4, где б, принимшот па рис. 10.14, б в зависимсоти от коэффициента х смещения и числа б зубьев.
(фиввсохие. 1. Для косозубьш валов-шестерен расчет по пршолсввмм формулам идет в залез прочношя. 2. Б — блокируюшш линия нз условия стсутствя» оолреззвя» зубмв (ряс. !0.14). Ьз хз с .и Рнс. 10.14 Значения моментов сопротивления приведены: для сечений с авольвентнымн шляпами по ГОСТ 6033 — 80 — в табл. 10.4; с прямобочными шпицами по ГОСТ 1139 — 80 — в табл. 10.5; с пазом дия призматической шпонки по ГОСТ 23360 — 78 — в табл. 10.6.
107 Момент сопротивлеииа прирасчете: пв шлиб УР= 2У!4ь где 4, — дваметр вершин зубьев; Уух 2)Р с лх ~я сз оз с.з с, ° лз чш чют.Кугва1ргй-дт.пагод.ги Продавжвние табе. ад 6 Расчет ва соврвгввлевие усталестя. Уточненные расчеты на сопротивление усталости отражают влияние разновидности цикла напряжений, сштических и усталостных характеристик материалов, размеров, формы н состояния поверхнссш. Расчет выполняют в форме проверки козффициента Х запаса прочности, минимально допусппяое значение которого принимают в диапазоне (4 = 1,5 — 2,5 в зависимости от ответственности конструкции и последствий разрушения вала, точности определения нагрузок и напряжений, уровня технологии изготовления 1 конт1юля. Для каждого из установленных предположительно опасных сечений ~ычясляют коэффициент Х ю-аю ЖтутГа, где Ю„и о', — козффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям, определяемые по зависимостям 4т = омд/(па+ 'Ьлот)~ А=топ/(та + ЧЧвтю).
Здесь о, и т, — амплитуды напряжений цикла; о„и,„— средние напряжения цикла; у,л и у,л — козффициенты чувствительности к асимметрии цикла напряжений для рассматриваемого сечения. В расчетах валов принимают, что нормальные напряжения измеюпотся по симметричному циклу о„= о„и и,„= О, а касательные напряжения — по отнулевому циклу: т„= т„/2 и т = т„/2. Тогда Х =б гп/с,. Напряжения в опасных сечениях вычисляют по формулам о1 оа 10 М/)Р~ т~у сс2 10 М~/2Вю д Ю- 'М„'~~~ — ~ ру ~ б~ ° .Н';М.— ~У- ппций момент Щ = 7), Н. м; гр'и 6'„— моменты сопротивления сечения вала при изгибе и кручении, ммз. Пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении: о га = о ~/Х 0; тар = т.1/Х,р, где о 1 и т 1 — пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения (табл. 10.2); Х 0 и Х,л — козффициенты снижения предела выносливости.
Значения Х~л и Х,л вычисляют по зависимостям: Х,л = (Х./Х„) + 1/Хл,— 1)/Х„. Х;0 = (з~/Ха + 1/Хи — 1)/Хн 169 чют.Кугва1г!и-дт.пагод.ги где Х,и Х, — эффективные коэффициенты концентрации напряжений; Хл, и Хла — коэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения (табл. 10.7); Кы и Ки — коэффициенты влияния качества поверхности (табл. 10.8); Кг' — коэффициент влияния поверхностного упрочнения (табл. 10.9). Таблица 107 Табллца 10.8 Таблица 109 Значения коэффициентов Х, и Х; берут из таблиц: для сгпупвпчатого перехода с гшипглмо (рис. !0.15, а — в) — табл. 10.10; для шпопочпого паза — табл. 10.11; длл шлицввых и рвзабовык участков валов — табл.
10.12. Для оценки концентрации напряжений в местах установки навалу дг1палгй с иопыган используют отношения Ка/Хл и ХагХл (табл. 10.13). При действии в расчетном сечении нескольких источников концентрации напряжений учитывают наиболее опасный из них (с наибольшим значением !Цо или ал,о). Коэффициент влияния асимметрии цикла для рассматриваемого сечения вала где у, — коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений (табл. 10.2). ц) Рцц 10.11 170 чют.Кугвамй-дт.пагод.ги Твблидв 1010 ОМ о, МПв при о, МПа 1200 1,6 1,9 1,95 19 0,01 0,02 0,03 005 1,55 1,8 1,8 1 75 1,65 2,0 2,05 20 1,7 2,15 2,25 гг 1,4 1,55 16 1,45 1,65 1,65 1 65 1,45 ),7 ),7 1 75 1,4 1,6 1,6 16 2,2 1,55 2,4 1,6 2 45 1 65 1,6 1,7 1 75 1,65 1,75 1 75 0,01 0,02 0 03 1,9 1,95 1 95 2,0 2,1 21 2,1 2,2 2 25 ),75 1,85 19 2,25 2,3 2,35 2,45 25 22 2,65 2,1 2,6 2,5 0,01 0,02 2,1 2,15 2,3 2,15 2,4 2,25 Твблидв 1011 Твблидв 10.12 Твблнде 1013 на МПв Диаметр влв Л, мм п ит МПв 1200 300 )200 Прввечалае.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
