Критерии работоспособности и расчета

Все детали стандартных цепей конструируют примерно равнопрочными. Это достигается соответствующим сочетанием размеров деталей, их материалов и термообработки. Основной причиной потери работоспособности является износ шарниров цепи. В качестве основного расчета принят расчет износостойкости шарниров, и основной расчетный критерий.

р=Ft/(Bd)≤[p],

где р – давление в шарнире; Ft - окружная сила; d и В – диаметр валика и ширина цепи.

Практический расчет цепной передачи сводится к тому, чтобы по заданным p, n₁ и i определить р_ц, z и а.

Стандартные цепи построены так, что с увеличением шага цепи увеличивается ее статическая прочность и площадь опорной поверхности шарнира, а значит, и нагрузочная способность по давлению в шарнирах.

Контрольные вопросы: 1. Каковы достоинства и недостатки цепной пе­редачи и где ее применяют? 2. Какие различают виды приводных цепей и какие из них нормализованы ГОСТами? 3. Где применяют различные виды цепей? 4. Какие потери имеют место в цепной передаче и чему равен ее КПД? 5. Как осуществляется смазка цепных передач? 6. Из какого материала изготовляют звездочки и приводные цепи? 7. Как определяют несущую способность цепей и как производят подбор их по ГОСТам и ведомственным нормалям? 8. Как про­изводится расчет цепи на долговечность? 9. Как определяют диаметр начальной окружности звездочки? 10. Чему равно давление звездочки цепной передачи на вал?

Блок 3 Детали передач

3.1 Валы и оси Общие сведения

На валах и осях размещают вращающиеся детали: зубчатые колеса, шкивы, барабаны и т.п. Вал отличается от оси тем, что предает вращающий момент от одной детали к другой, а ось – нет.

Вал всегда вращается, а ось может быть вращающейся или не вращающейся.

Различают валы прямые, коленчатые и гибкие. По конструкции различают валы и оси гладкие, фасонные, или ступенчатые, а также сплошные и полые.

Прямые валы изготавливают из углеродистых и легированных сталей.

Рисунок 1 - Конструкция валов

Валы рассчитывают на прочность, жесткость и колебания.

Расчет валов на прочность

Ведётся в 2 этапа:

1. проектный расчёт;

2. проверочный.

Проектный расчет:

При проектном расчете обычно известны крутящий момент Т или мощность Р и частота вращения n, нагрузка и размеры основных деталей, расположенных на валу. Требуется определить размеры и материал вала.

1.Предварительно оценивают средний диаметр вала из расчета только на кручение при пониженных допускаемых напряжения.

τ=Т/Wp=T/(0,2d³)≤[ τ] откуда d= .

2. После оценки диаметра вала разрабатывают его конструкцию, исходя из заданной схемы редуктора.

Рисунок 2 - Разработка конструкции вала

d _п - диаметр вала под подшипник, берется из предварительной подборки подшипника;

d_св – диаметр свободной части вала;

d_к – диаметр под колесо.

Проверочный расчет валов

Рисунок 3 - Эпюры изгибающих и крутящих моментов.

На первом этапе составляют расчетную схему, при этом подшипники качения рассматривают как шарнирно-подвижные опоры. Расчетные нагрузки рассматривают обычно как сосредоточенные. И раскладывают их в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

Основным видом разрушения для валов является усталостное, т.к. вал испытывает переменные нагрузки. Поэтому основным расчетом является расчет на сопротивление усталости.

При расчете необходимо установить характер цикла напряжений. Напряжение изгиба меняются по симметричному циклу, а кручение - по отнулевому циклу.

Расчет сводится к определению коэффициента усталостной прочности в опасном сечении, которое определяется из эпюры нагружения вала (точка максимального нагружения). При совместном действии изгиба и кручения:

Симметричный цикл

Рисунок 4 – Изменение напряжения изгиба

- запас сопротивления усталости, учитывающий только изгиб;

Отнулевой цикл

Рисунок 5 – Изменение напряжения от крутящего момента

- запас сопротивления усталости только по кручению.

В этих формулах σ_а и τ_а – амплитуды переменных составляющих циклов напряжений, а σ_m и τ_m – постоянные составляющие. Согласно характеру циклов напряжений.

ψ_σ и ψ_τ – коэффициенты, корректирующие влияние постоянной составляющей цикла напряжений на сопротивление усталости;

σ_-1 и τ _-1 – пределы выносливости.

Кd и K_F – масштабный фактор и фактор шероховатости поверхности;

Кσ и Кτ - эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении.

Если S<[S], то изменяют материал (ранее принятый) или увеличивают диаметр вала.

Для определения изгибающих моментов определяем реакции в опорах, и, методом сечений, определяем моменты и строим эпюры моментов в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также определяем суммарный момент.

Для проверки подшипников на пригодность определяем суммарные реакции