книги из ГПНТБ / Серебренников Ю.Н. Детали машин учебник для авиационных специалистов

Конструктивные формы пят

Основными видами пят являются:

а) сплошная пята (рис. 156) с рабочей поверхностью

в виде круга; при работе такой пяты в результате износа

давление в центре сильно возрастает и смазка выдавли­ вается, поэтому целесообразно удалить среднюю часть

пяты;

б) кольцевая пята с кольцевой рабочей поверхностью

(рис. 157);

на несколько колец-гребней, опирающихся на соответству­ ющие поверхности в подпятнике; гребенчатая пята обычно применяется для промежуточных опор, испытывающих осе­ вые нагрузки;

г) сегментная пята, у которой рабочая поверхность де­ лится канавками для циркуляции смазки на 4—12 сегмен­ тов; на рис. 159 показан торец сегментной пяты.

Расчет пят

Расчет пят на прочность не производится, так как раз­ меры, полученные из условия прочности, всегда оказыва­ ются настолько небольшими, что не удовлетворяют усло­ вию невыдавливания смазки и нагреву, поэтому диаметр пяты определяют из условия невыдавливания смазки и про­ веряют на нагрев.

Условие невыдавливания смазки

где F — площадь рабочей поверхности пяты; Р—осевая нагрузка;

[р] — допускаемое удельное давление для пят.

средний диаметр пяты, Ь — высота гребня, z — число гребней.

Проверка на нагрев производится по условному коэф­ фициенту [pv] по формуле

, \ ^>п

9000 [pv] ’

Значения [р] и [ри] для пят даны в таблице 21.

§ 2. ОСИ И ВАЛЫ

Общие сведения

Конструктивной разницы между осью и валом почти

нет, однако по характеру работы они существенно отлича­

ются друг от друга.

Если ось является деталью, только поддерживающей вращающиеся части машин, и при работе испытывает только деформацию изгиба, то вал, помимо этой функции,

является звеном механизма, передающим крутящий мо­

мент, и работает, кроме изгиба, обязательно и на кручение. Ниже подробнее рассматривается работа осей и валов.

130

Допускаемое напряжение на изгиб для осей выбирается

по таблицам (см. табл. 22) в зависимости от материала оси

и характера нагрузки.

Таблица 2'2

Таблица допускаемых напряжений на изгиб для осей

Допускаемое напряжение

Порядок расчета осей следующий:

1.Выбрать схему работы и определить нагрузки/

2.Определить опорные реакции.

3.Определить изгибающие моменты в характерных точ­ ках (для сложных нагрузок рекомендуется построить эпюру изгибающих моментов).

4.Наметить примерную форму оси, если она пректируется фасонной.

5.Выбрать допускаемое напряжение.

6.Из условия прочности на из­ гиб определить диаметры оси в раз­ личных сечениях и построить теоре­ тическую форму оси, как бруса рав­ ного сопротивления.

7.Описать вокруг теоретической формы оси принятую форму и про­ ставить все размеры.

Указанная последовательность расчета и схема работы оси на из­ гиб показана на рис. 162.

При расчете полых осей обычно задаются отношением наружного и

132

133

Теоретическая форма оси построена на рис. 163, г.

д) Строим конструктивную форму оси и вычерчиваем рабочий чертеж (рис. 163, д).

2. Проверить прочность полуоси главной ноги шасси самолета, если наибольшая нагрузка Р — 8,2 т, а <тй = 10000 KzfcM?. Размеры по­ луоси даны на чертеже (рис. 164).

Решение.

а) Принимаем следующую расчетную схему: ось работает как консольная балка с нагруз­ кой Р — 8,2 т на конце.

б) Определяем изгибающий мбмент в опасном сечении — в

^тах _ 65600 сиз — -64~5Т = 58/0 Кг!С^-

ь

г) Определяем фактический запас прочности

_ 10000 _

'5870 ~ ’ ’

что вполне обеспечивает надежную работу полуоси.

Валы

Валы по условиям работы можно разделить следующим образом:

1. Коренные валы, передающие или воспринимающие работу от двигателя, например вал турбины реактивного

двигателя, коленчатый вал поршневого авиационного дви­ гателя и др.

2.Передаточные валы, являющиеся одновременно ве­ домыми и ведущими, например, валы коробки приводов

некоторых авиационных двигателей, валы коробок передач станков и др.

3.Трансмиссионные валы, получающие работу от дви­ гателя и передающие ее отдельным рабочим машинам.

По конструктивным признакам валы различают:

1.Прямые, которые в свою очередь бывают гладкие,

имеющие постоянный диаметр по всей длине (рис. 165, а),

134

и фасонные с переменными раз­ мерами поперечного сечения

(рис. 165,6).

2.Кривошипные (рис. 165, в).

3.Коленчатые (рис. 165,а),

4.Кулачковые (рис. 165,6).

По форме поперечного сече­

изготовлении коленчатых валов.

3.Литые; литье применяется только для мелких, мало-

нагруженных валов.

4.Катаные — только гладкие валы.

Материалом для валов являются преимущественно углеродистые стали марок 25, 30, 35, 40, 45 и стали от Ст. 3 до Ст. 5. В авиационных конструкциях валы делают из леги­ рованных сталей, например, вал турбины и вал компрес­ сора одного из реактивных двигателей изготовлены из стали

18 ХНЗА.

Расчет валов

Валы являются весьма ответственными деталями. По­ ломка вала, как правило, ведет к разрушению других де­ талей и к остановке и выходу из строя всей машины.

Значительные прогибы валов во время работы также могут вызвать серьезные нарушения в работе машины, осо­

бенно при больших скоростях.

При определенных соотношениях между размерами вала и массой сидящих на валу деталей вал подвергается

упругим колебаниям, нарушающим нормальную работу ма­ шины и при определенных условиях приводящим к полному

ееразрушению.

Всоответствии с вышесказанным валы должны быть

рассчитаны на прочность, на жесткость и на упругие коле­ бания (резонанс).

135

А. Расчет валов на прочность. Расчет валов на проч­

ность практически сводится или к определению размеров

вала, когда машина проектируется вновь, или к проверке прочности готового вала на новую нагрузку.

Валы чаще всего работают на сложное сопротивление — совместное действие изгиба и кручения. Иногда валы вос­

принимают и осевую нагрузку, вызывающую деформацию растяжения (сжатия).

По характеру работы различают следующие виды валов: 1. Валы, нагруженные крутящим моментом, иногда на­

зываемые легконагруженными валами. В эту категорию включают трансмиссионные валы, вертикальные валы и всякого рода промежуточные валы.

При расчете этих валов изгибающими напряжениями,

возникающими главным образом от собственного веса ва­

ла, пренебрегают и рассчитывают вал только на кручение. Влияние изгибающих напряжений обычно учитывают при выборе допускаемого напряжения на кручение, не­

сколько понижая его.

2. Валы, нагруженные крутящим моментом и изгибаю­ щим моментом, иногда называемые тяжело нагруженными валами. В эту категорию валов включают коренные валы и главные валы приводов.

При расчете любого вала необходимо учитывать харак­ тер крутящего' момента, действующего на вал.

Крутящий момент Л1кр может быть:

а) постоянным по величине и направлению, это так на­ зываемый 1-й режим работы вала, самый благоприятный;

б) изменяемым по пульсирующему циклу, т. е., оставаясь одного знака, меняет величину от нуля до максимума (2-й

режим работы вала);

в) изменяемым по симметричному циклу, т. е. изменяется как по величине, так и по направлению (3-й режим работы вала).

При расчете фасонных валов существенное влияние на прочность оказывает так называемая концентрация напря­

жений, т. е. увеличение напряжений в местах резкого пере­ хода поперечных сечений от одного размера к другому (у шлицев, у галтелей (рис. 166), у шпоночных пазов, вы­ точек, отверстий и т. п.).

Учет концентрации напряжений производится при опре­ делении запаса прочности по так называемым эффектив­

136

Диаметры валов, полученные расчетом, должны окон­ чательно устанавливаться в соответствии с нормальными диаметрами, предусмотренными ОСТ 6270.

Выточка

Отверстие

Рис. 166. Конструктивные элементы вала

Расчет валов, нагруженных крутящим моментом. Основ­

ным расчетным уравнением является уравнение прочности на кручение

Для сталей, чаще всего употребляемых для валов об­ щего назначения, допускаемое напряжение [\.р] берут в за­ висимости от допускаемого напряжения на изгиб

= 0,7 [ааз],

гле [°и.?]—допускаемое напряжение на изгиб, выбирается по таблицам (см. табл. 22).

137

Так как целью расчета вала обычно является определе­ ние диаметра вала, то для сплошных валов расчетное

уравнение можно привести к следующему виду.

з __

где коэффициент А выбирается по таблицам, составленным с учетом сил, действующих в тех. или иных машинах.

Ниже приводится таблица для определения коэффи­ циента А.

Сильно нагруженные короткие валы без осевой

нагрузки ......................................7—9

Вслучае расчета полых валов

ив уравнении прочности на кручение будет два неизвест­ ных. Для исключения одного из них обычно задаются или внутренним диаметром вала или отношением диаметров

-^-.которое практически колеблется .в пределах от 1 : 4

до 1 : 1,25.

138