Минимально допустимое значение коэффициента запаса прочности 1,6...2,5.

Тема 3.10. Валы и оси. Схема.

Валыпредназначены для передачи вращающего момента и поддер­жания расположенных на них деталей (рис. 11.1, а);

Оси , поддерживая расположенные на них детали, вращающего момента не передают.

Оси бывают вращающимися (рис. 11.1, б) и неподвижными (рис. 11.1, в).

Материалы

Для валов и осей применяют качествен­ные углеродистые и легированные стали. Для валов и осей неответственных передач применяют стали обыкновенного качества (без термообработки). Валы и оси обрабатывают на токарных станках, посадочные поверхности могут шлифоваться.                                                                                                                                                     Критерии работоспособности и виды разрушений валов и осей

Валы и вращающиеся оси при работе испытывают циклически изменяющиеся напряжения (рис. 11.3) и чаще всего выхо­дят из строя в результате усталостных раз­рушений.

Основными расчетными нагрузками яв­ляются крутящий момент (для валов) и из­гибающий момент.                                                       Основными критериями работоспособности являются прочность и жесткость.                          Расчет валов                                                             Расчет валов проводится в два этапа: проектировочный только под действием крутящего момента и проверочный расчет с учетом крутяще­го и изгибающего моментов.

1. Проектировочный (предварительный) расчет вала проводят по формуле

где М_к — крутящий момент, М_к= Т; Т — вращающий момент на валу; d — диаметр вала; [т_к] — допускаемое напряжение при кручении, [т_к] = 20...30 МПа.

Полученное значение диаметра вала округляют до ближайшего большего размера из ряда чисел R40 по ГОСТ «Нормальные линейные размеры». Форму и размеры вала уточняют при эскизной проработке вала после определения размеров колес, муфт и подшипников, по которым определяют длину шеек и цапф вала.                                                                                             Проверочный расчет спроектированного вала проводят по сопротив­лению усталости и на жесткость. Предварительно определяют все конструктивные элементы вала, обработку и качество поверхности отдельных участков. Составляется расчетная схема вала и наносятся действующие нагрузки.                                                                                                                                                                                      2. Проверочный уточненный расчет на сопротивление усталости за­ключается в определении расчетных коэффициентов запаса прочности в опасных сечениях, выявленных по эпюрам моментов с учетом кон­центрации напряжений.                                                                                                                                            Принимают, что напряжение изгиба меняется по симметричному циклу (см. рис. 11.3, а), а напряжение кручения — по нулевому (см. рис. 11.3, б).                                                                     Амплитуда цикла изменения напряжений изгиба вала

где М_ж — изгибающий момент;

амплитуда отнулевого цикла изменения напряжений кручения

где W_ос, W_p — момент сопротивления изгибу и кручению сечений вала соответственно.

Запас прочности вала: по нормальным напряжениям

по касательным напряжениям

где σ _-1 — предел выносливости при расчете на изгиб; τ_-1 — предел вы­носливости при расчете на кручение; K_σD , K_τD — общий коэффициент концентрации напряжений при изгибе и кручении соответственно:

где К_σ, К_τ, — коэффициенты снижения предела выносливости за счет местных концентраторов — галтелей, выточек, поперечных отверстий, шпоночных пазов (эффективный коэффициент концентрации напря­жений); K_d — коэффициент влияния абсолютных размеров; K_F — коэф­фициент влияния обработки поверхности; K_v — коэффициент упрочне­ния поверхности; значения перечисленных коэффициентов приведены в специальной литературе.

Расчетный коэффициент запаса выносливости в сечении при сов­местном действии изгиба и кручения

Минимально допустимое значение коэффициента запаса прочности 1,6...2,5.

Расчет осей ведут только на изгиб: при расчете неподвижных осей принимают изменения напряжений по отнулевому циклу, при расчете подвижных — по симметричному.

3. Упрощенный проверочный расчет на усталость проводят в предпо­ложении, что нормальные напряжения (изгиба) и касательные напря­жения (кручения) меняются по симметричному циклу. Одновременное действие крутящего и изгибающего моментов рассчитывается по гипо­тезе наибольших касательных напряжений

где М_п — суммарный изгибающий момент, геометрическая сумма изги­бающих моментов в вертикальной и горизонтальной плоскостях:

Условие сопротивления усталости

где σ_экв — эквивалентные напряжения в сечении; М_экв — эквивалентный момент в сечении; d — диаметр вала в сечении; [σ_-1и] — допускаемое напряжение изгиба при симметричном цикле изменения напряжений.

В большинстве случаев ограничиваются упрощенным проверочным расчетом. В специальных случаях используют коленчатые (непрямые) валы и валы с изменяемой формой геометрической оси (гибкие). Используют сплошные и полые (с осевым отверстием) валы.

 

 

---

Дата добавления: 2021-03-18; просмотров: 184; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!