Главная страница Случайная страница
Разделы сайта
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Расчёт валов передач
|
|
Цель данной задачи — исследовать прочность ступенчатого вала под действием переменных напряжений, то есть определение запаса усталостной прочности вала.
Валы передач испытывают нагрузки от сил, возникающих в точках контакта зубчатых колёс, а также сил передач (цепной и ременной) движения на вал. При этом вал испытывает деформации кручения и изгиба в двух плоскостях, в сечениях вала возникают нормальные и касательные напряжения. Нормальные напряжения:
(1)
где Мy — изгибающий момент относительно оси у от сил, расположенных в плоскости ZOX, Н мм;
Мz — изгибающий момент относительно оси z от сил, расположенных в плоскости YOX, Н мм;
Wz — осевой момент сопротивления, мм. Это геометрическая характеристика поперечного сечения вала:
От действия крутящих моментов Мкр в сечении вала возникают касательные напряжения 
:
(2)
где Wр — полярный момент сопротивления, мм3. Зная диаметр вала d, полярный момент сопротивления определяют как:
(3)
Учитывая значения σ и τ, а также, что Wρ = 2Wz, расчетные формулы приводят к виду:
(4)
где Мэ – эквивалентный (расчетный) изгибающий момент.
Для расчета диаметра в опасном сечении применяют третью гипотезу прочности
(5)
Пример
Для вала составить расчетную схему и определить внутренние силовые факторы в конкретных сечениях вала и построить их эпюры. Выбрать наиболее опасное сечение и определить диаметр в нем
Расчётная схема вала.
на вал действуют:
— крутящие моменты Ft, Кн∙ м; Ft1, кН∙ м;
— в вертикальной плоскости две радиальных силы Fr, кН и изгибающий момент Fa, кН∙ м;
— в горизонтальной плоскости две силы Ft и Ft1, кН.
Продольные силы не учитываются, так как соответствующие им касательные напряжения в опасных точках невелики по сравнению с касательными напряжениями от кручения.
Рисунок 1.2 – Расчётная схема вала.
Рассмотрим работу вала на кручение.
При известной силе Ft крутящий момент составит:
Эпюра Т показана с учётом правила знаков (рис.1.3, б).
Вертикальная плоскость.
Определяем опорные реакции:
Проверка: 
Построение эпюры изгибающих моментов.
Участок 1 
Участок 2 
Участок 3 
По рассчитанным данным строим эпюру изгибающего момента вертикальной плоскости (рис.1.3, в).
Горизонтальная плоскость.
Сила Ft задана, из крутящих моментов.
Определим силу Ft1
Определяем опорные реакции:
Проверка: 
Построение эпюры изгибающих моментов в горизонтальной плоскости Му.
Участок 1 
Участок 2 
Участок 3 
По рассчитанным данным строим эпюру изгибающего момента горизонтальной плоскости (рис.1.3, е).
Строим суммарную эпюру изгибающих моментов:
По рассчитанным данным строим суммарную эпюру изгибающих моментов (рис.1.3, ж).
Рисунок 2.3 – Эпюра изгибающих моментов.
Определение диаметра в опасном сечении вала.
Опасным сечением является
Сечение В под подшипником 
при расчете диаметра необходимо полученную величину округлить кратно пяти.
,
примем материал для данного вала Ст 45, где 
= 
(6)
где σ т – придел текучести, смотрим ПРИЛОЖЕНИЕ 6.
Из условия прочности вычисляем момент сопротивления 
По ГОСТ 6636—69 принимаем d2=90мм и исходя из первоначально заданной схемы проектируем вал.
Чертеж вала приложить на отдельном формате А4 с основной надписью.
ВАРИАНТЫ ДЛЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
| Fr |
| 0, 2м |
| 0, 1м |
| 0, 2м |
| Ft |
| Fa |
| Ft |
| Fr |
№1
Fr=10 кН, Ft=30 кН, Fа=20 кН.
1. Подобрать диаметр вала из стали 20
2. Дать чертёж вала
| Fr |
| 0, 1м |
| 0, 1м |
| 0, 1м |
| Ft |
| Fa |
| Ft |
| Fm |
№2
Fr=10 кН, Ft=30 кН, Fа=20 кН, Fm=10 кН
1. Подобрать диаметр вала из стали 30ХМ
2. Дать чертёж вала
| M |
| 0, 4м |
| 0, 8м |
| 0, 4м |
| Ft |
| Fa |
| Fr |
№3
Fr=10 кН, Ft=15 кН, Fа=10 кН.
1. Подобрать диаметр вала из стали 45X
2. Дать чертёж вала
| Fr |
| 0, 2м |
| 0, 2м |
| Ft |
| Fa |
| M |
№4
Fr=30 кН, Ft=30 кН, Fа=15 кН.
1. Подобрать диаметр вала из стали 40Х
2. Дать чертёж вала
| Fr |
| 0, 3м |
| 0, 1м |
| 0, 3м |
| Ft |
| Fa |
| Ft |
№5
Fr=15 кН, Ft=30 кН, Fа=20 кН.
1. Подобрать диаметр вала из стали 20Х
2. Дать чертёж вала
| Fr |
| 0, 2м |
| 0, 2м |
| 0, 2м |
| Ft |
| Fa |
| Ft |
№6
Fr=15 кН, Ft=20 кН, Fа=10 кН.
1. Подобрать диаметр вала из стали 45
2. Дать чертёж вала
| Fr |
| 0, 2м |
| 0, 1м |
| 0, 1м |
| Ft |
| Fa |
| Ft |
№7
Fr=10 кН, Ft=15 кН, Fа=30 кН.
1. Подобрать диаметр вала из стали 45Х
2. Дать чертёж вала
| 0, 5м |
| 1м |
| 0, 5м |
| Ft |
| Fa |
| Ft |
№8
Ft=40 кН, Fа=20 кН.
1. Подобрать диаметр вала из стали 45
2. Дать чертёж вала
| 0, 2м |
| 0, 4м |
| 0, 2м |
| Ft |
| Fa |
| Ft |
| Fr |
№9
Fr=20 кН, Ft=15 кН, Fа=20 кН.
1. Подобрать диаметр вала из стали Ст5
2. Дать чертёж вала
| 0, 4м |
| 0, 4м |
| 0, 4м |
| Ft |
| Fa |
| Ft |
| Fr |
№10
Fr=24 кН, Ft=40 кН, Fа=100 кН.
1. Подобрать диаметр вала из стали 45
2. Дать чертёж вала
| Fr |
| 0, 4м |
| 0, 2м |
| 0, 2м |
| Ft |
| Fa |
| Ft |
| Fr0 |
№11
Fr=10 кН, Ft=45 кН, Fа=20 кН, Fr0=10 кН
1. Подобрать диаметр вала из стали 40Х
2. Дать чертёж вала
| 0, 2м |
| 0, 2м |
| 0, 2м |
| Ft |
| Ft |
| Fr |
| Fr |
| Fa |
№12
Fr=30 кН, Ft=20 кН, Fа=50 кН.
1. Подобрать диаметр вала из стали 20Х
2. Дать чертёж вала
| 0, 2м |
| 0, 2м |
| 0, 2м |
| Ft |
| Fr |
| Fr |
| Fa |
| M |
№13
Fr=20 кН, Ft=30 кН, Fа=30 кН.
1. Подобрать диаметр вала из стали 20Х
2. Дать чертёж вала
| 0, 2м |
| 0, 1м |
| Ft |
| Fr |
| Fa |
| M |
№14
Fr=10 кН, Ft=20 кН, Fа=20 кН.
1. Подобрать диаметр вала из стали 30
2. Дать чертёж вала
| 0, 3м |
| 0, 15м |
| 0, 15м |
| Ft |
| Fr |
| Fа |
| Fa |
| M |
№15
Fr=10 кН, Ft=15 кН, Fа=20 кН.
1. Подобрать диаметр вала из стали 12ХН3А
2. Дать чертёж вала
| 0, 4м |
| 0, 2м |
| 0, 2м |
| Ft |
| Fr |
| Fа |
| M=0, 2 Ft |
№16
Fr=10 кН, Ft=30 кН, Fа=30 кН.
1. Подобрать диаметр вала из стали 60
2. Дать чертёж вала
| 0, 5м |
| 0, 5м |
| Ft |
| Fr |
| Fa |
| M |
№17
Fr=15 кН, Ft=20 кН, Fа=10 кН.
1. Подобрать диаметр вала из стали 30ХМ
2. Дать чертёж вала
| 0, 4м |
| 0, 2м |
| 0, 2м |
| Ft |
| Fr |
| Fа |
| M=0, 2 Ft |
№18
Fr=40 кН, Ft=30 кН, Fа=30 кН.
1. Подобрать диаметр вала из стали 6
2. Дать чертёж вала
| Fа |
| 0, 2м |
| 0, 1м |
| 0, 1м |
| Ft |
| Ft |
| Fr |
№19
Fr=30 кН, Ft=40 кН, Fа=20 кН.
1. Подобрать диаметр вала из стали 20Х
2. Дать чертёж вала
| Fа |
| 0, 3м |
| 0, 1м |
| 0, 1м |
| Ft |
| Ft |
| Fr |
№20
Fr=20 кН, Ft=30 кН, Fа=60 кН.
1. Подобрать диаметр вала из стали 40Х
2. Дать чертёж вала
| 0, 2м |
| 0, 4м |
| 0, 2м |
| Ft |
| Fr |
| Fа |
| M=0, 2 Ft |
| G |
№21
Fr=20 кН, Ft=40 кН, Fа=30 кН, G=40кН.
1. Подобрать диаметр вала из стали
2. Дать чертёж вала
| Fr |
| 0, 2м |
| 0, 3м |
| 0, 2м |
| Ft |
| Ft |
| Fr |
| Fа |
№22
Fr=10 кН, Ft=25 кН, Fа=20 кН.
1. Подобрать диаметр вала из стали
2. Дать чертёж вала
| Fr |
| 0, 3м |
| 0, 1м |
| 0, 2м |
| Ft |
| Fа |
| M |
№23
Fr=15 кН, Ft=40 кН, Fа=15 кН.
1. Подобрать диаметр вала из стали 20
2. Дать чертёж вала
| Fr |
| 0, 2м |
| 0, 2м |
| 0, 4м |
| Ft |
| Ft |
| M |
№24
Fr=20 кН, Ft=30 кН.
1. Подобрать диаметр вала из стали 20
2. Дать чертёж вала
| 0, 2м |
| 0, 3м |
| 0, 1м |
| Ft |
| Fr |
| M |
| F |
№25
Fr=20 кН, Ft=40 кН, F=30 кН.
1. Подобрать диаметр вала из стали 20
2. Дать чертёж вала
| Fr |
| 0, 3м |
| 0, 2м |
| 0, 2м |
| Ft |
| Fа |
| M |
№26
Fr=10 кН, Ft=30 кН, Fа=20 кН.
1. Подобрать диаметр вала из стали 30XM
2. Дать чертёж вала
| Fr |
| 0, 1м |
| 0, 1м |
| 0, 1м |
| Ft |
| Fа |
| M |
№27
Fr=30 кН, Ft=40 кН, Fа=20 кН.
1. Подобрать диаметр вала из стали 60
2. Дать чертёж вала
| 0, 3м |
| 0, 3м |
| 0, 3м |
| Ft |
| F |
| M |
| Fa |
№28
F=30 кН, Ft=60 кН, Fа=40 кН.
1. Подобрать диаметр вала из стали 45
2. Дать чертёж вала
| 0, 2м |
| 0, 2м |
| Ft |
| Fa |
| Fr |
| M |
№29
Fr=30 кН, Ft=30 кН, Fа=15 кН.
1. Подобрать диаметр вала из стали 40X
2. Дать чертёж вала
| 0, 1м |
| 0, 3м |
| Ft |
| Fа |
| T |
№30
Ft=10 кН, Fа=20 кН.
1. Подобрать диаметр вала из стали 20X
2. Дать чертёж вала
|
|