Расчеты валов на виброустойчивость
В колебаниях, наблюдаемых в машинах, обычно участвует значительная часть системы, в частности, основная кинематическая цепь машины, основные несущие детали.
Самостоятельные колебания отдельных передаточных валов, типа валов коробок передач, не играют существенной роли в динамике машин, и поэтому их отдельно не рассматривают. Наоборот, колебания коренных валов с присоединенными узлами и опорами (роторов турбин, коленчатых валов поршневых двигателей, шпинделей станков с обрабатываемыми деталями) могут иметь определяющее значение.
Основное практическое значение для валов имеют расчеты собственных частот колебаний для предотвращения резонанса колебаний, т.е. нарастания амплитуд колебаний при совпадении или кратности частоты возмущающих сил и собственной частоты колебаний. В валах наблюдаются: поперечные или изгибные колебания, а также изгибно-крутильные колебания.
Как уже было сказано выше, при совпадении или кратности частот собственных колебаний валов с частотой их вращения наступает резонанс. Соответствующие частоты вращения валов носят название критических. Критические частоты вращения nк=60×f 
, где f – частота собственных поперечных колебаний, Гц.
Как известно из теории колебаний, после перехода через критические частоты вращения наступает динамическое центрирование вала, т.е. центр тяжести несбалансированной массы приближается к геометрической оси вращения. Большинство валов работает в дорезонансной зоне, причем для уменьшения опасности резонанса повышают их жесткость и, следовательно, собственные частоты колебаний. При больших частотах вращения, например, в быстроходных турбинах и центрифугах применяют валы, работающие в зарезонансной зоне. Для того, чтобы отойти от области резонанса, валы делают повышенной податливости. При разгоне и торможении проход через критические частоты вращения во избежание аварий осуществляют с возможно большей скоростью; применяют специальные ограничители амплитуд колебаний; быстровращающиеся детали тщательно балансируют.
|
|
|
Из возможных крутильных колебаний основное значение обычно имеют колебания привода в целом. Расчеты собственных частот колебаний сложных систем производят с помощью электронных вычислительных машин.
Расчет валов на прочность
Расчет на прочность представлен с учетом рекомендаций стандарта [1]. Так как невозможно учесть все виды нагружений в одном расчете, то расчет на прочность проводят в три этапа.
1.3.1. Ориентировочный - с условием, что вал работает только на кручение.
1.3.2. Проверочный (расчет вала на статическую прочность) - с условием, что вал работает совместно на изгиб и кручение.
|
|
|
1.3.3. Уточненный (расчет на сопротивление усталости) - с условием, что вал испытывает переменные напряжения.
Ориентировочный расчет вала
Расчет вала выполняется как проектный на стадии разработки компоновочного чертежа из условия работы вала на кручение и служит для определения минимального диаметра вала. Действие изгиба и прочих факторов учитывается пониженными допускаемыми напряжениями кручения (касательными).
Диаметр вала определяется по формуле:
, (1.1)
где Т – крутящий момент, передаваемый валом, Нм;
[τ]= (0,025...0,030) 
, МПа – допускаемые касательные напряжения;
– временное сопротивление разрыву материала вала, МПа.
Здесь меньшие значения [τ] относятся к входным валам, а бóльшие – к выходным [4]. Механические характеристики вала берем из таблицы А.2. Полученные значения диаметра d следует округлять до значений согласно ГОСТ 6639–69 на нормальные линейные размеры, предпочтительнее по ряду 
(таблица А.1).
По диаметру вала ориентировочно определяются подшипники, расстояние между ними и составляется эскиз вала, что дает возможность выполнить проверочный расчет.
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 980; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!