Детали машин. Курсовое проектирование. Дунаев, Леликов 2004 (968756), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Механические характеристики сталейМаркасталиСт54540Х40ХН20ХI2XH3A18ХГТДиаметр Твердость Механические характеристики, КоэфН/мм^заготов- НВ(нефициентменее)ки, ммМ^хст» СТт Хт СТ-1 Х-1Любой<120<80<200< 120<200< 120< 120<601905202402707809002407906402702709007509201972805401502903902203604102000,060,092300,106504002403704104203102102402301700,097503804504500,100,100,072609507004904302400,103301150 9506605002800,12650130Выполняют расчеты валов на статическую прочность и насопротивление усталости. 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 перпендикулярным плоскостям (горизонтальной X и вертикальной Y).Затем определяют реакции опор в горизонтальной и вертикальнойплоскостях.
В этих же плоскостях строят эпюры изгибающих моментов Мх и My, отдельно эпюру крутящего момента М^. Предположительно устанавливают опасные сечения, исходя из эпюрмоментов, размеров сечений вала и концентраторов напряжений(обычно сечения, в которых приложены внешние силы, моменты,реакции опор или места изменений сечения вала, нагруженныемоментами). Проверяют прочность вала в опасных сечениях.Расчет на статическую прочность. Проверку статическойпрочности выполняют в целях предупреждения пластических деформаций в период действия кратковременных перегрузок (например, при пуске, разгоне, реверсировании, торможении, срабатывании предохранительного устройства).273Величина перегрузки зависит от конструкции передачи (привода).
Так, при наличии предохранительной муфты величину перегрузки определяет момент, при котором эта муфта срабатывает.При отсутствии предохранительной муфты возможную перегрузкуусловно принимают равной перегрузке при пуске приводногоэлектродвигателя.В расчете используют коэффициент перегрузки К^, = Jmax / Т,где Гтах - максимальный кратковременно действующий вращающиймомент (момент перегрузки); Т - номинальный (расчетный) вращающий момент.
Для асинхронных электродвигателей Кп = 2,2 ...... 2,9 (см. табл. 19.28).В расчете определяют нормальные а и касательные т напряжения в рассматриваемом сечении вала при действии максимальныхнагрузок:а =IW^I Ат=IW^,где= К^^^М^- суммарный изгибающий момент, Н м;^ктах =^тах = ^п^ ~ крутящий момент, Н м; F^^^ = ^ п ^ ~ оссваясила, Н: W и W^- моменты сопротивления сечения вала при расчетена изгиб и кручение, мм^ А - площадь поперечного сечения, мм1Частные коэффициенты запаса прочности по нормальным икасательным напряжениям (пределы текучести а^ и Тт материаласм. табл. 12.8):а,/а;Общий коэффициент запаса прочности по пределу текучестипри совместном действии нормальных и касательных напряженийСтатическую прочность считают обеспеченной, еслигде [Sj] = 1,3 ...
2 - минимально допустимое значениеобщего коэффициента запаса по текучести (назначают в зависимости от ответственности конструкции и последствий разрушениявала, точности определения нагрузок и напряжений, уровня технологии изготовления и контроля).Моменты сопротивления W при изгибе, Wy^ при кручении иплощадь А вычисляют по нетто-сечению:274дштшЛиного круглого сечения диаметром DW= л Z)'/32; К = л D^/16; А = л D^/4;Рис. 12.18для полого круглого сечения (рис. 12.18, а)гдеI - {dIDf- коэффициент пересчета:dID 0,4 0,42 0,45 0,48 0,5 0,53 0,56 0,6 0,63 0,67 0,710,974 0,969 0,959 0,947 0,938 0,921 0,901 0,87 0,842 0,8 0,747для вала с прямобочньши шлицами (рис. 12.18, б)W= {nd'^ + b2(,D-d){D+ df] / (32Z));W„ = 2W\A = nd^lA + bzi,D-d)l2-,для вала с эвольвентными шлицами и для вала-шестерни в сечении по зубьям геометрические характеристики приведены втабл. 12.9, 12.10;для вала с одним шпоночным пазом (рис.
12.18, в)W=nd'l32-bh{2d-hfl{\6d)-,A = iid'^l=\6-bh{Id-hfl{\6d)-,A-bhl2;27512.9. Геометрические характеристики сечений вала-шестернии сечений вала с эвольвентными шлицамиГеометрическиехарактеристикиМомент инерции при расчетах на жесткость (осевой)Момент сопротивления прирасчете:на изгибна кручениеПлощадь сечения при расчете на растяжение (сжатие)Формулыгде 5j принимают по рис. 12.19, ав зависимости от коэффициента хсмещения и числа z зубьев; d диаметр делительной окружности, (io - диаметр центральногоотверстияW=Ulda,где da - диаметр вершин зубьев;W^ = 2WA = n{b^d^-d])IA,где принимают по рис.
12.19, бв зависимости от коэффициента JCсмещения и числа z зубьевПримечания: 1. Для косозубых валов-шестерен расчет по приведенным формулам идет в запас прочности.2. Б - блокирующая линия из условия отсутствия подрезания зубьев (рис. 12.19).Значения моментов сопротивления приведены: для сечений сэвольвентными шлицами по ГОСТ 6033-80 - в табл. 12.10; с прямобочными шлицами по ГОСТ 1139-80 - в табл. 12.11; с пазомдля призматической шпонки по ГОСТ 23360-78 - в табл. 12.12.27612.10. Значения моментов сопротивления |РГдля сечений валас эвольвентными шлицами= 2 ммт '-т= 1,25 ммD,ммZ2014579221684825181201282130т =3 ммт =5 ммZW, мм^418701439715275078015452609028607601654570953072140186529010032848101876880ZЖ, мм^186412169622216113213832242782142693352635321632923829481418434940305389185042423265942059664534780421503810850W, мм^ZЖ, мм^76331369852410315159836552613940171257060281830018166106532235402021550703429720222736075363685024341008038450002585277Х=1.вРис.
12.1912.11. Значения моментов сопротивления }Улля сечений вала спрямобочными шлицамиСериялегкаясредняятяжелаяd.ммfV,W,ZZD, ь. 2D, ь.IV, D, ь.1821232628323642465256627282278мммм——————26303236404650586268788866767891010121212мм^66688888881010—136719662480363051308000104601554018940258004030057800мммммм^22252832343842485460657282924 674110815 66 615026 621007 626606 838707 856608 884109 8 1150010 8 1613010 8 1990012 8 2760012 10 4300012 10 60500мммм23262932354045525660657282922,53444556755676мм^1010101010101010101616161620790113116502190272041905710822011900161201990027600423006056012.12* Значения моментов сопротивления fVuДля сеченийвала с пазом для призматической шпонкиW.MM^d, мм2021222425262830323436386x68x710x8d, мм bxfi,MM65577089711921275145318542320144016801940259928103180409049702730333040104775594071908590103664548505355566063677071758014x916x1018x1120x1222x14fV, мм^780096201091612869145101529018760219382618030200315493760045110мм^16740205002369528036308003326540000474115682063800680127900097271Расчет на сопротивление усталости.
Уточненные расчеты насопротивление усталости отражают влияние разновидности цикланапряжений, статических и усталостных характеристик материалов,размеров, формы и состояния поверхности. Известно, что шпоночныепазы, резьбы под установочные гайки, отверстия под установочныевинты, посадки деталей с натягом, а также канавки и резкие изменения сечений вала вызывают концентрацию напряжений, уменьшающую его усталостную прочность. Поэтому, если вал имеет небольшой запас по сопротивлению усталости, следует избегать использования элементов, вызывающих концентрацию напряжений.Расчет выполняют в форме проверки коэффициента S запасапрочности, минимально допустимое значение которого принимают в диапазоне [5] = 1,5 ...
2,5 в зависимости от ответственностиконструкции и последствий разрушения вала, точности определения нагрузок и напряжений, уровня технологии изготовления иконтроля.279Для каждого из установленных предположительно опасныхсечений вычисляют коэффициент S:где 5'cj и 5'х - коэффициенты запаса по нормальным и касательнымнапряжениям, определяемые по зависимостям^а = ^-W 'i^a + ^oD^m) \ ^t = '^-Ш 'i^^a + ^хо'^т) 'Здесь Qa и Та - амплитуды напряжений цикла; G;;, и Х;;, - средние напряжения цикла; \|/ао и~ коэффициенты чувствительности к асимметрии цикла напряжений для рассматриваемого сечения.В расчетах валов принимают, что нормальные напряженияизменяются по симметричному циклу: а^ = аи и а;„ = О, а касательные напряжения - по отнулевому циклу.
Ха = Хк I2wxm='xjl.ТогдаАмплитуду напряжений цикла в опасном сечении вычисляют' по формулам:Ха = xjl=MJгде+ М^ - результирующий изгибающий момент, Н м;Мк - крутящий момент (М^ = 7), Н м; Wn W^- моменты сопротивления сечения вала при изгибе и кручении, мм^.Пределы выносливости вала в рассматриваемом сеченииа_ш = CJ_1 / KaD ; 'С-Ш = 'С-1 / f^xD,где а_1 и х_1 - пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения (табл. 12.8): К^^о и K^d - коэффициенты снижения предела выносливости.Значения К^о И K^d ВЫЧИСЛЯЮТ ПО зависимостямгде К ^ и К ^ - эффективные коэффициенты концентрации напряжений; Kdc и Kdx - коэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения (табл.
12.13); Кр^ и Kf^ - коэффициенты влияния качества поверхности (табл. 12.14); Ку-коэффициент влиянияповерхностного упрочнения (табл. 12.15).28012.13. Значения коэффициентов К^а и Ка^^cJg {Kjx) при диаметре вала d, ммНапряженное состояниеи материалИзгиб для углеродистой сталиИзгиб для легированной сталиКручение для всехсталей20304050701000,920,880,850,810,760,710,830,770,730,700,650,5912.14.
Значения коэффициентов К^^ и KiFxВид механической обработкиПараметршероховатостиЛя, мкмШлифованиетонкоеОбтачиваниетонкоеШлифованиечистовоеОбтачиваниечистовоедо 0,2Кра приСТ„Н/ММ^Kf^ при сг„ Н/мм^<700>700<700>70011110,2-0,80,99-0,93 0,99-0,91 0,99-0,96 0,99-0,950,8-1,60,93-0,89 0,91 -0,86 0,96-0,94 0,95-0,921,6-3,20,89-0,86 0,86-0,82 0,94-0,92 0,92-0,8912.15. Значения коэффициента Кр^Значения Ку при:Вид упрочненияповерхности валаЗакалка ТВЧ1,3-1,61,6-1,72,4-2,8Азотирование1,15-1,251,3-1,92,0-3,0Накатка роликом1,2-1,41,5-1,71,8-2,2Дробеструйный наклеп1,1-1,31,4-1,51,6-2,51,01,01,0Без упрочнения281Значения коэффициентов К^ и К^ берут из таблиц: для ступенчатого перехода с галтелью (рис.
12.20, а-в)- табл. 12.16; дляшпоночного паза - табл. 12.17; для гилщевых и резьбовых участковвалов - табл. 12.18. Для оценки концентрации напряжений в местах установки на валу деталей с натягом используют отношенияKJKuoHKJKu,(Ta6n. 12.19).S)гб)/»far"Рис. 12.20При действии в расчетном сечении нескольких источниковконцентрации напряжений учитывают наиболее опасный из них (снаибольшим значением К^о или К^).Коэффициент влияния асимметрии цикла для рассматриваемого сечения валагде- коэффициент чувствительности материала к асимметриицикла напряжений (табл. 12.8).tir23сJ28212.16.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
