Нагрузки валов
Основными силами, действующими на валы, являются силы от передач. Силы на валы передают через насажанные на них детали: зубчатые или червячные колеса, шкивы, звездочки, полумуфты и др.
Расчетную схему составляют по чертежу сборочной единицы вала. Вал на подшипниках рассматривают как балку на шарнирных опорах, расположенных на оси вала.
В простых расчетах принимают, что насажанные на вал детали передают сосредоточенные силы и моменты валу на середине ширины зубчатого венца колеса и звездочки, обода шкива и т.д. Если силы, действующие на вал расположены в различных плоскостях, то их раскладывают на две взаимно перпендикулярные плоскости (горизонтальную ХZ и вертикальную УZ).
При
составлении расчетной схемы вала
необходимо правильно определить
направление сил и крутящих моментов.
Момент движущих сил, приложенных к валу,
совпадает с направлением вращения вала.
Момент сил сопротивления направлен
противоположно вращению вала.
Следовательно, окружная сила
на ведущей шестерне создает момент
сопротивления, направленный против
вращения, а на ведомом колесе создает
движущий момент по направлению вращения.
Радиальная
сила
всегда направлена по радиусу к центру
колеса.
Направление
осевой силы
на цилиндрическом косозубом колесе
зависит от направления винтовой линии
зубьев. Шестерня и колесо цилиндрического
косозубого зацепления должны иметь
противоположное направление винтовой
линии зубьев. Конические передачи с
круговыми зубьями следует проектировать
так, чтобы осевая сила на шестерне была
направлена от вершин к основанию конуса.
В червячной передаче направление силы
зависит от направления витков червяка.
Консольная
сила от муфты
перпендикулярна оси вала, но ее направление
в отношении окружной силы
может быть любым. Поэтому рекомендуется
принять худший случай нагружения –
направить силу
противоположно силе
,
что увеличит напряжения и деформацию
вала.
Поперечную силу от муфты приближенно можно принять
,
(3.1)
где
- вращающий момент;
- диаметр действия окружной силы в муфте
(табл. 3.2).
Таблица 3.2
Предельные
частоты вращения
и
ориентировочные диаметры
передачи окружной силы в муфтах
Диаметр посадочного отверстия, мм |
Муфта упругая |
Муфта компенсирующая цепная |
||||
Втулочно-пальцевая |
Со звездочкой |
|||||
,
|
, мм |
, |
, мм |
, |
, мм |
|
12; 14 16; 18 20; 22 25; 28 32; 36 40; 45 50; 55 60 70 80; 90 |
127 106 95 77 63 50 48 48 38 30 |
48 58 68 84 100 120 140 170 190 242 |
58 50 37 33 30 25 - - - - |
34 39 50 65 80 105 - - - - |
- - 27 23 20 17 13 13 12 12 |
- - 74 74 82 98 143 147 147 228 |
После
составления расчетной схемы, на которую
нанесены все внешние силы, нагружающие
вал, определяют реакции опор в
горизонтальной и вертикальной плоскостях
(см. рис.3.1). В этих же плоскостях строят
эпюры изгибающих моментов
и
,
эпюру суммарных изгибающих моментов
,
отдельно эпюру крутящего момента
.
Расчетную схему вала и эпюры моментов следует выполнить в масштабе и расположить на одном листе пояснительной записки.