50 Вопрос. Валы общие сведения, виды разрушения и критерии работоспособности валов Общие сведения.

Зубчатые колеса, шкивы, звездочки и другие вращающиеся детали машин устанавливают на валах или осях.

Вал предназначен для поддержания сидящих на нем дета­лей и для передачи вращающего момента. При работе вал испы­тывает изгиб и кручение, а в отдельных случаях дополнительно растяжение и сжатие.

По геометрической форме валы делятся на прямые, коленчатые и гибкие. Коленчатые и гибкие валы относятся к специальным деталям и в настоящем курсе не рас­сматриваются.

Критерии работоспособности валов и осей

Валы и вращающиеся оси при работе испытывают цикличе­ски изменяющиеся

напряжения. Основными критериями рабо­тоспособности являются сопротивление усталости и жесткость.

Виды разрушения

Практикой установлено, что основным видом разрушения валов является усталостное. Поэтому для валов расчет на сопротивление усталости является основным.

К механическим видам разрушения и повреждения относятся трещины, поломки, пробоины, деформации, потери упругости.

51 Вопрос. Расчет вала на статическую прочность

Расчёт валов на прочность:

Валы рассчитывают на совместное действие кручения с изгибом, рассматривая вал как балку на шарнирных опорах. Влияние сжимающих и растягивающих сил обычно пренебрегают в виду их малости.

Проектный расчёт вала.

При проектном расчёте обычно известны: крут. момент или мощность и частота вращения, нагрузки и размеры основных деталей, распол. на валу. Требуется определить размеры вала и материал.

Расчет осей на статическую прочность при изгибе: проверочный

проектировочный

где σ_и - расчетное напряжение изгиба в опасном сечении оси; М - изгибающий момент в опасном сечении оси; 0,1d³ - момент сопротивления изгибу сечения оси; d - диаметр оси; [σ_и] - допускаемое напряжение на изгиб. Для вращающихся осей [σ_и] можно принимать изтабл. Для невращающихся осей значения [σ_и] следует повысить на 75%.

52 Вопрос. Расчет валов на усталостную прочность

Расчеты на усталостную прочность проводят при числе циклов изменения напряжений N_ц>10³. При этом расчеты проводят по эквивалентным нагрузкам на постоянном режиме, оказывающим такое же влияние на усталостную прочность, как и нагрузки реального переменного режима работы. Приступая к расчету, предположительно намечают опасные сечения вала, которые подлежат проверке. Для опасных сечений определяют запасы усталостной прочности и сравнивают их с допускаемыми. При совместном действии напряжений кручения и изгиба запас усталостной прочности определяют по формуле

,

где  - запас усталостной прочности по изгибу;

- запас усталостной прочности по кручению;

s_a , t_a – переменные (амплитудные) составляющие циклов напряжений;

s_m , t_m – постоянные составляющие циклов напряжений;

y_s ,y_t – коэффициенты чувствительности материала к асимметрии цикла;

к_s , к_t – эффективные коэффициенты концентрации напряжений;

e_М – масштабный фактор; k_П – фактор качества поверхности.

Допускаемый запас прочности [S]=1,3…2,5. Меньшее значение принимается при высокой точности определения напряжений, достоверности механических характеристик материала, стабильности технологии. Для повышения прочности валов необходимо снижать k_s и k_τ и повышать k_П – поверхностное упрочнение – термообработка, дробеструйная обработка, алмазное выглаживание.