50 Проектный расчет валов Расчет на кручение.

проектировочный расчет вала производят условно только на кручение, а влияние изгиба, концентрации напряжений и характера нагрузки на прочность вала компенсируют понижением допускаемых напряжений на

кручение [τ]к . При проектировочном расчете обычно определяют диаметр выходного конца, а для промежуточного вала — диаметр под колесом. Диаметры других участков вала назначают при разработке конструкции с учетом технологии изготовления и сборки. Диаметр расчетного сечения вала: где Мк — крутящий момент, Мк = Т, Н.м; [τ]_к — допускаемое напряжение на кручение, Н/мм2./ Оси работают как поддерживающие детали и поэтому нагружены только изгибающими нагрузками. Действием растягивающих и сжимающих сил пренебрегают. Проектировочный расчет осей на статическую прочность выполняют аналогично расчету балок с шарнирными опорами обычными методами сопромата.

Уточненый расчет валов.

Проверочный расчет валов производят на сопротивление усталости и на жесткость. Расчет на сопротивление усталости заключается в определении расчетных коэффициентов запаса прочности в предположительно опасных сечениях, предварительно намеченных в соответствии с

эпюрами моментов и расположением зон концентрации напряжений. При расчете принимают, что напряжения изгиба изменяются по симметричному циклу, а напряжения кручения по отнулевому циклу. Проверку на сопротивление усталости производят по коэффициенту запаса прочности S. Амплитуда симметричного цикла напряжений при изгибе вала

амплитуда отнулевого цикла напряжений при кручении вала

— результирующий изгибающий момент (МВ и МГ — изгибающие моменты в вертиканой и горизонтальной плоскостях); Мк — крутящий момент; Wм и Wк — моменты сопротивления изгибу и кручению сечения вала: Wм = 0,1d³; Wк = 0,2d³.

Проверочный расчет на сопротивление усталости ведут по максимальной длительно действующей нагрузке. Минимально допустимое значение коэффициента запаса прочности [s] = 1,6...2,5. Расчет валов на жесткость выполняют в тех случаях, когда их деформации (линейные или угловые) существенно влияют на работу сопряженных с валом деталей.

Различают изгибную и крутильную жесткость вала. Изгибную жесткость валов оценивают углом θнаклона, который определяют методами сопротивления материалов. Крутильную жесткость валов оценивают углом закручивания на единицу длины вала.

21 Шлицевые соединения. Виды шлицевых соединений и область применения Шлицевое соединение – вид соединения валов со втулками по поверхностям сложного профиля с продольными выступами (шлицами) и впадинами. Обычно шлицевые соединения используют для передачи крутящих моментов в соединениях вала с зубчатым колесом (блоком зубчатых колес), со шкивом, полумуфтой или другой деталью. Как правило, это подвижные соединения, в которых втулка может перемещаться в осевом направлении, а шлицевые поверхности используют как направляющие для продольного перемещения деталей. Однако возможно и применение неподвижных шлицевых соединений.

Технологически шлицевые соединения сложнее шпоночных, но обеспечивают хорошее центрирование втулки на валу и позволяют передавать значительные вращающие моменты, поскольку большое число шлиц обеспечивает меньшую концентрацию напряжений. Выбор типа шлицевых соединений связан с конструктивными и технологическими особенностями соединений. Шлицевые валы обычно обрабатывают инструментом, имеющим форму впадины или ее части (фасонная фреза, шлифовальный круг), а шлицевые отверстия чаще всего получают с помощью обработки протяжками – специальным многолезвийным режущим инструментом, образующим полный профиль отверстия за один проход инструмента. Классификация

• По форме профиля шлицев (зубьев):

  • прямобочные^[1];эвольвентные^[2];треугольные.

• По передаваемой нагрузке:Лёгкая серия;Средняя серия;Тяжёлая серия.

• По способу центрирования сопрягаемых деталей:

  • по наружному диаметру зубьев;по внутреннему диаметру зубьев;по боковым поверхностям зубьев.

• По степени подвижности:подвижное;нормальное;неподвижное.

51Проверочный расчет валов. Проверочный расчет валов производят на сопротивление усталости и на жесткость. Расчет на сопротивление усталости заключается в определении расчетных коэффициентов запаса прочности в предположительно опасных сечениях, предварительно намеченных в соответствии с

эпюрами моментов и расположением зон концентрации напряжений. При расчете принимают, что напряжения изгиба изменяются по симметричному циклу, а напряжения кручения по отнулевому циклу. Проверку на сопротивление усталости производят по коэффициенту запаса прочности S. Амплитуда симметричного цикла напряжений при изгибе вала

амплитуда отнулевого цикла напряжений при кручении вала

— результирующий изгибающий момент (МВ и МГ — изгибающие моменты в вертиканой и горизонтальной плоскостях); Мк — крутящий момент; Wм и Wк — моменты сопротивления изгибу и кручению сечения вала: Wм = 0,1d³; Wк = 0,2d³.

Проверочный расчет на сопротивление усталости ведут по максимальной длительно действующей нагрузке. Минимально допустимое значение коэффициента запаса прочности [s] = 1,6...2,5. Расчет валов на жесткость выполняют в тех случаях, когда их деформации (линейные или угловые) существенно влияют на работу сопряженных с валом деталей.

Различают изгибную и крутильную жесткость вала. Изгибную жесткость валов оценивают углом θнаклона, который определяют методами сопротивления материалов. Крутильную жесткость валов оценивают углом закручивания на единицу длины вала.

22Механические передачи. Назначение. Передачи – это механизм предназначенный для передачи механической энергии от двигателя к исполнительному органу машины. При этом передача может: 1)  или  ( или  ), 2) преобразует закон движения (вращательное в поступательное, равномерное в прерывистое), 3) распределять энергию между несколькими исполнительными органами, 4) реверсировать движение (прямой и обратный ход), 5) регулировать . В зависимости от принципа действия различают передачи: 1) зацеплением (зубчатые, цепные, червячные, волновые и др.); 2) трением (фрикционные, ременные). В зависимости от способа соединения ведущего и ведомого звена различают: 1) передачи непосредственного контакта (зубчатые, червячные, волновые и др., фрикционные); 2) передачи гибкой связью (ременные, цепные). Основные соотношения передачи. Передачу полностью можно определить двумя параметрами 1) Мощность , на ведущем и ведомом валах; 2) Быстроходность , или , (угловая скорость или частота вращения). ‑ ведущее, ‑ ведомое. . Вспомогательные параметры: 1) КПД ; если это передачи то ; 2) Передаточное отношение ‑ это отношение угловых скоростей в направлении потока мощности . Передачу можно задать или , , , или , , , . Основные силовые соотношения. А) ,  ‑ окружная сила и вращающий момент. , ‑ линейная скорость, . Если колёса перекатываются без проскальзывания то    . ‑ вектор, ‑ передаточное число.

52 Подшипники скольжения. Назначение. Конструкция. Применяемые материалы. Подшипники скольжения могут быть неразъемными и разъемными. В первом случае в узел подшипника входят цельный корпус,втулка и соединительная деталь, а во втором — разъемный корпус, два вкладыша и соединительная деталь. Втулку или вкладыши изготовляют, как правило, из антифрикционного материала. Соединительной деталью могут служить вал, палец, цапфа, короткий валик.

Работоспособность подшипников скольжения нарушается вследствие износа деталей в зоне трения или из-за ослабления втулки (вкладышей) в посадке. По мере износа деталей увеличивается зазор между ними, что приводит в одних случаях к появлению ударных нагрузок, а в других — к разрегулировке соединительных цепей, например в рычажных передачах, а также к утечке смазки, т. е. нарушению смазывания деталей.

Сборка. При сборке подшипников скольжения важно добиться точности геометрических размеров и хорошего состояния трущихся поверхностей деталей, а у многоопорных валов, кроме того, соосности и минимальной ступенчатости подшипников, а также достаточно полного прилегания шеек вала к несущей (рабочей) части подшипника.

23 Типы механических передач.

Передачи могут быть понижающие – редукторы и повышающие – мультипликаторы. Передаточное число определяется отношением ₁/₂ = n₁/n₂, 1 – ведущее, 2 – ведомое. По числу степеней передачи делятся на:

1)бесступенчатые (вариаторы), 2)одноступенчатые

3) многоступенчатые (с помощью зуб. колес, либо ременными передачами со ступенчатыми шкивами).

В зависимости от расположения валов различают передачи:

1) с параллельными валами: – зубчатые передачи– фрикционные передачи– ременные передачи– цепные передачи

2) с пересекающимися валами

– коническая передача

3) с перекрещивающимися валами – червячные передачи-винтовые передачи

Виды механических передач

1) фрикционные передачи

Преимущества: простота конструкции, постоянство угловой скорости, возможность применения для бесступенчатого регулирования угловой скорости, бесшумность работы

Недостатки:

большие нагрузки на валы  низкий КПД

2) Зубчатые передачи

Преимущества:

небольшие габариты, высокая несущая способность (моменты, скорости частоты), высокий КПД, постоянство передаточного отношения

Недостатки:

требует высокой точности изготовления, требуют хорошей смазки, шумная работы

3) Червячные передачи

Преимущества: плавность работы, мыле габариты при большом пер. отношении

Недостатки: низкий КПД, нагрев, износ зубьев, применение дорогостоящих материалов

4) Ременные передачи

Преимущества: простота и бесшумность, возможность большого межосевого расстояния,

Недостатки: невысокая нагрузочная способность, низкий ресурс ремня, непостоянство передаточного отношения

5) Цепные передачи

Достоинства: возможность применения в значительном диапазоне межосевых расстояний, габариты, меньшие, чем у ременной передачи, отсутствие проскальзывания,высокий КПД, малые силы, действующие на валы

Недостатки: работает в условиях отсутствия жидкостного трения, требует большой степени точности установки валов, неравномерность хода цепи

53Подшипники качения. Назначение. Конструкция. Классификация Преимущество подшипников качения по сравнению с подшипниками скольжения:

1. меньше потери на трение; 2. меньше осевые габариты; 3. проще в обслуживании;4дешевле

Недостатки: 1. значительнее диаметральные размеры; 2. хуже воспринимают ударные нагрузки, вследствие линейного или точечного контакта; 3. имеют ограничения по частоте вращения; 4. подшипники не разъемные

Классификация под. качения По направлению воспринимающей нагрузки: 1радиальные (только радиальную нагрузку)2 радиально-упорные и упорно-радиальные (воспринимают радиальную и осевую нагрузку)3упорные – воспринимают только осевую нагрузку)

По форме тел качения и числу их рядов: 0 – шариковый однорядный;1 – двухрядный

2 – роликовый с короткими цилиндрическими роликами;3 – роликовый, самоустанавливающийся (сферический) с бочкообразными роликами

4 – рол. (игольчатый) с длинными цилиндрическими роликами;5 – рол. с витыми цилиндрическими роликами;6 – шар. радиальноупорный. 7 – рол. конический радиально-упорный; 9 – рол. упорный подшипник.

В зависимости от размеров и нагрузочной способности подшипники делятся на серии: 1-а и 7-ая – особо легкая, 2-ая серия – легкая, 3-ая – средняя, 4 – тяжелая, 5-ая серия, 6-ая серия – средняя широкая, 8-ая и 9-ая – сверхлегкая. Также существует 5 классов точности: 0, 6, 5, 4, 2.

24Фрикционные передачи. Область применения. Достоинства и недостатки. Во фрикционной передаче движение от ведущего катка к ведомому передается силам трения, которые возникают в месте контакта двух прижатых друг к другу катков.

Классификация:

1. по назначению: с нерегулируемым передаточным числом и с бесступенчатым регулированием передаточного числа (вариаторы).

2. по взаимному расположению осей валов: цилиндрические при параллельных осях, конические при пересекающихся осях, лобовые при скрещивающихся осях.

3. в зависимости от условий работы: открытые – работают всухую и закрытые работают в масляной ванне.

Д остоинства:

1. простота конструкции и обслуживания

2. равномерность и бесшумность вращения

3. возможность бесступенчатого регулирования передаточного числа, причем на ходу, без останова передачи

4. невозможность аварий при перегрузках.

Недостатки:

1. большое и неравномерное изнашивание рабочих поверхностей катков при буксовании

2. большие нагрузки на валы и подшипники от прижимной силы, что требует увеличения размеров валов и подшипников и, следовательно, делает передачу громоздкой. Этот недостаток ограничивает передаваемую мощность

3. непостоянное передаточное число из-за проскальзывания катков.