ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО образованиЮ Российской федерации
Воронежская государственная технологическая академия
Г.В.Калашников, А.М.Бахолдин, С.В.Ульшин
ВАЛЫ, ОСИ И ИХ ОПОРЫ:
РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Учебное пособие
Утверждено
редакционно-издательским советом академии
в качестве учебного пособия
Воронеж
2006
УДК 621.81
Научный редактор профессор Г.В.Калашников
Р е ц е н з е н т ы:
кафедра «Детали машин и инженерная графика»
Воронежской государственной лесотехнической академии (ВГЛТА);
зав. кафедрой «Механика» Воронежского
государственного агроуниверситета им. К.Д. Глинки (ВГАУ),
заслуженный работник высшей школы РФ Е.М. Попов
Печатается по решению
редакционно-издательского совета
Воронежской государственной технологической академии.
Калашников Г.В. и др.
Валы, оси и их опоры: расчет и проектирование [Текст]: Учебное пособие /Г.В.Калашников, А.М.Бахолдин, С.В.Ульшин; Воронеж. гос. технол. акад. Воронеж, 2006. 100 с.
ISBN 5-89448-039-6.
Учебное пособие написано в соответствии с требованиями, предъявляемыми квалификационной характеристикой ГОС ВПО подготовки инженеров по специальностям 200503, 220201, 220301, 230201, 240502, 240801, 240902, 260201, 260202, 260203, 260204, 260301, 260302, 260303, 260501, 260601, 260602, 280201 и 280202 для студентов очной и безотрывной форм обучения. Оно предназначено для закрепления теоретических знаний дисциплины цикла ОПД. Приведены конструкции, методы проектирования и расчета валов и их опор. Использованы современные способы расчета и государственные стандарты. Кратко изложены теоретические и справочные данные, необходимые при проектировании валов и подшипниковых узлов. Даны примеры расчета валов различных типов редукторов, а также выбора основных видов подшипников качения.
П
|
УДК 621.81 1.1.1.1.1.1.1.1.ББК 091я7
|
ISBN 5-89448-039-6 |
Калашников Г.В., .Бахолдин А.М., Ульшин С.В., 2006. |
|
Воронежская государственная технологическая академия.
|
Без
объявл
Оглавление
ПРЕДИСЛОВИЕ.....................................................................................4
П Без объявл 2
УДК 621.81 2
ISBN 5-89448-039-6 2
Калашников Г.В., .Бахолдин А.М., 2
Ульшин С.В., 2
2006. 2
ПРЕДИСЛОВИЕ.....................................................................................4 3
Предисловие 3
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 103
БИБЛИОГРАФИЧЕКИЙ СПИСОК. 94
Предисловие
Учебными программами дисциплин "Детали машин и основы конструирования", "Детали машин", "Прикладная механика" и "Механика" предусмотрено выполнение расчетно-графической работы "Расчет вала привода ".
Данная самостоятельная работа представляет собой решение небольшой по объему инженерной задачи с целью приобретения студентами навыков расчета и проектирования деталей, наиболее часто встречающихся в приводах технологических машин, и способствует закреплению знаний по основным разделам данных дисциплин.
Учитывая, что учебными планами количество лекций по данным дисциплинам ограничено самостоятельная работа студентов призвана существенно активизировать познавательную деятельность студентов, придать конкретный характер изучаемому на лекциях теоретическому материалу, способствовать детальному и прочному усвоению учебной информации. В процессе выполнения расчетно-графической работы студенты приобретают навыки расчета и проектирования конкретной конструкции.
Индивидуальность в работе достигается варьированием для каждого студента физических и (или) расчетных параметров, например, видом редуктора для которого проектируется вал, скорости вращения электродвигателя и т.п.
В данном учебном пособии подробно изложена методика расчета осей, валов редуктора на прочность, жесткость и выносливость, а также примеры расчетов валов.
Содержание и объем расчетно-графической работы
Расчетно-графическая работа должна оформляться в соответствии с основными требованиями Единой системы конструкторской документации. Особое внимание следует обратить на выполнение расчетной схемы, которая должна содержать общую компоновку вала с указанием расстояний между опорами и от подшипника до места расположения на выходном конце вала детали открытой передачи или муфты, общую силовую схему, схемы расположения сил по плоскостям и соответствующие им эпюры изгибающих и крутящих моментов с нанесенными на них числовыми значениями сил и моментов.
Расчетная часть должна содержать проектный проверочный расчеты валов, подбор подшипников качения по динамической грузоподъемности.
По результатам расчетов студентом выполняется эскиз вала, на котором наносятся все размеры необходимые для его изготовления.
1. Валы и оси, классификация, назначение и область применения
На валах и осях размещают вращающиеся детали, например, зубчатые колёса, шкивы или качающиеся детали приборов и оборудования.
Валы - детали машин, которые, в отличие от осей, передают вращающий момент. Вал всегда вращается и обязательно обладает крутящим моментом, оси же бывают подвижными и неподвижными.
Оси – детали машин и механизмов, которые применяются для поддержания вращающихся совместно с ними или на них деталей. Примером невращающейся оси служит ось блока грузоподъемной машины, вращающейся – вагонная ось.
Оси представляют собой прямые стержни, а валы различают прямые, коленчатые и гибкие.
Наиболее широким распространением обладают прямые валы, которые разделяются на гладкие, фасонные или ступенчатые, а также сплошные и полые. Образование ступеней на валу обусловлено закреплением деталей или данного вала в осевом направлении, а также монтажом деталей при посадках с натягом. Полыми валы изготовляют для уменьшения веса или когда через вал пропускают другую деталь в технологических целях (например, с целью охлаждения воздухом).
Коленчатые валы служат для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, или наоборот, и применяются в основном, в поршневых машинах (двигатели, насосы). Гибкие валы, представляющие собой многозаходные, витые из проволоки, пружины для кручения, используют при передаче момента между узлами машин, изменяющими своё относительное положение при работе (приборы дистанционного управления и контроля, механизированный инструмент). Применяют гибкие валы криволинейной или изменяющейся формы геометрической оси.
В зависимости от вида деформации разделяют:
простые валы - работают при кручении, изгибе и растяжении (сжатии), применяют, например, для зубчатых передач;
торсионные валы или торсионы - работают только при кручении (передают вращающий момент), соединяя обычно два вала на отдельных опорах;
оси - невращающиеся и вращающиеся, работающие лишь в условиях изгиба и редко растяжения (сжатия).
По расположению, быстроходности и назначению валы называются входными, промежуточными, выходными, тихоходными или быстроходными. Конструкция валов зависит от нагрузки, сборки деталей и способа крепления деталей.
Исходными данными для расчета валов являются величина передаваемого крутящего момента и геометрические размеры деталей, закрепленных на валу.
Расчет валов проводят по следующим этапам:
1. Составление расчетной силовой схемы вала.
При выполнении этого этапа определяются все необходимые данные для расчета.
2. Предварительный проектный расчет и конструирование вала.
В результате этого этапа устанавливают диаметр опасного сечения и разрабатывают конструкцию вала.
3. Уточненный проверочный расчет.
Этот этап проводится после окончательной разработки конструкции вала и служит для проверки вала на прочность и жесткость.