35.Расчет валов на прочность

Валы испытывают напряжения изгиба и кручения, изменяющиеся соотвественно по симметричному и отнулевому циклу. Поэтому валы рассчитывают на усталость по совместному действию нормальных и касательных напряжений.

Ориентировочный расчет валов(Проектный расчет)-Не имеет все данных для выполнения усталостного расчета: неизвестно расстояние между опороми, точное место приложения внешних нагрузок к валу и т.п. Известен крутящий моментЮ нагружающий вал, или он может рассчитан по мощности, передаваемый валом, и его частоте вращения.

Приближенный расчет. Необходимость определяется: 1)повышенной степенью отвественности проектируемой машины

2)Неясность пути конструирования вала(решить вопрос быть валу гладким или ступенчатым, или можно ли уменьшить ориентировочно рассчитанный диаметр вала)

После предварительного эскизирования узла(определения точек приложения внешних и опорных нагрузок на вал) приступают к приближенному расчету вала на совместное действия изгиба и кручения. Для этого строят эпюры изгибающих и крутящего момента. При действий на вал нагрузок в разных плоскостях их обычно раскладывают на две взаимно перепендекулярные плоскости . Силы можно считать действующими в одной плоскости, если они расположены в плоскостях под углом до 30 градусов. При отклонениях сил от координатных плоскостей на угол не более 15 градусов их можно совмещать с этими координатными плоскостями.

Уточненный расчет валов. Он являеться проверочным и выполняется после конструирования вала и сопряженных с ним деталей. Проверке усталостной прочности подвергается: а)наиболее нагруженное и наименьшее по абсолютным размерам сечения вала

Б)Каждое сечение вала, имеющее концентратор напряжения.

В ходе расчета определяют коэффициенты запаса прочности запаса s для опасных сечений вала.

При расчете фактического коэффициента усталостной прочности вала в любом опасном сечений учитывают:

А)различие в характере циклов нормальных Gu и касательных tkp

Б)влияние концентратора напряжений

В) Абсолютные размеры и шероховатость поверхрности вала в проверяемых сечениях

Г)Механические свойства материала вала

Если в рез-те расчета будет установлено, что усталостная прочность вала в каком-либо сечений недостаточна, то необходимо принять конструктивные или технологические меры:

А) Конструктивное снижение силы концентратора напряжений или увеличение абсолютных размеров сечения вала

Б)Замена материала вала или изменение термической обоаботки поверхности вала

36.Расчет валов на жесткость

Различают изгибную и крутильную жесткость валов. Изгибная жесткость вала оценивается углом наклона упругой линий вала и максимальным прогиба вала по зависимостям(ф.1)

Необходимая крутильная жесткость валов определяется различными критериями. Для большинства валов крутильная жесткость не играет существенной роли, поэтому проверка крутильной жесткости выполняется только для трансмиссионных валов и торсионов. Угол закручивания цилиндрического участка вала длиной l при действий крутящего момента T вычисляется по зависимости(ф.2)

Следует отметить, что приводы роботов и манипуляторов относятся к высокоточным, и поэтому статические упругие деформации кинематических цепей этих приводов могут сказаться на точности работы машин в целом. Другая особенность приводов роботов и манипуляторов: медленные и плавные перемещения в кинематических цепях этих приводов могут способствовать возникновению скачкообразных движений рабочих органов. Так, например, при изменений направления вращения вала(реверс) сначала происходит освобождения вала от деформаций кручения, а затем закручивание вала на тот же угол(если величина момента не изменилась), но в противоположном направлений. Возникающий при этом мертвый ход равен двойному углу закручивания(ф.3). Отсюда следует, что при недастоточной крутильной жесткости и значительной длине участка вала мертвый ход может оказаться недопустимо большим и приведет к скачкообразному движению рабочего органа робота. Поэтому необходимо ограничение величины угла мертвого хода по условию:(ф.4)