68 Расчет валов на прочность: составление расчетной схемы.

Предварительный расчёт валов

Выполняется на стадии проработки Технического Задания, когда известны

только вращающие моменты на всех валах машины. При этом считается, что вал

испытывает только касательные напряжения кручения

кр = Мвр / Wp []кр,

где Wp - полярный момент сопротивления сечения.

Для круглого сечения: Wp = d3/16, []кр = 15 20 Н/мм2.

Условие прочности по напряжениям кручения удобно решать относительно

диаметра вала

3 0,2 кр

вр M

d





.

Это – минимальный диаметр вала. На всех других участках вала он может

быть только больше. Вычисленный минимальный диаметр вала округляется до

ближайшего большего из нормального ряда. Этот диаметр является исходным для

дальнейшего проектирования.

II. У точнённый расчёт валов

На данном этапе учитывает не только вращающий, но и изгибающие момен-

ты. Выполняется на этапе эскизной компоновки, когда предварительно выбраны

подшипники, известна длина всех участков вала, известно положение всех колёс

на валу, рассчитаны силы, действующие на вал.

Чертятся расчётные схемы вала в двух плоскостях. По известным силам в

зубчатых передачах и расстояниям до опор строятся эпюры изгибающих момен-

тов в горизонтальной и фронтальной плоскостях. Затем вычисляется суммарный

изгибающий момент

Мизгсумм=М zy

2 +M xy

2 .

Далее рассчитывается и строится эпюра эквивалентного "изгибающе-враща-

ющего" момента

Мэкв=М изгсумм

2 +αМ вр

2 ,

где α = 0,75 или 1 в зависимости от принятой энергетической теории прочности

[5], принимаемый большинством авторов равным 1.

Вычисляется эквивалентное напряжение от совместного действия изгиба и круче-

ния экв = Мэкв / Wp.

Уравнение также решается относительно минимального диаметра вала

d= 3 M экв

0,2 [τ ] .

Или то же самое для сравнения с допускаемыми нормальными напряжени-

ями:

d= 3 M экв

0,1[σ ] .

Полученный в уточнённом расчёте минимальный диаметр вала принима-

ется окончательно для дальнейшего проектирования.

86 Соединительные компенсирующие (зубчатые) муфты.

Иногда называют самоустанавливающимися. Они соединяют валы с не-

большими смещениями осей.

Наиболее популярна конструкция зубчатой муфты. Она компенсирует

осевые, радиальные и угловые смещения валов. Состоит из двух втулок (полу-

муфт с зубьями) и надетой на них обоймы с внутренними зубьями. Зубчатые за-

цепления выполняют с боковым зазором; зубьям придают бочкообразную форму;

венцы полумуфт располагают на некотором расстоянии друг от друга. Зубчатые

муфты малы и легки, весьма грузоподъёмны (до 100000 кГм), высокооборотны.

Прочие

Центробежные Объёмные Предохранительные

Фрикционные Храповые

Фрикционные

С разрушаемым

элементом

С неразрушаемым

элементом

ВТУЛОЧНАЯ МУФТА

ФЛАНЦЕВАЯ МУФТА

Однако эти муфты чувствительны к

перекосам. Кроме того, при перекосах ва-

лов вследствие трения в зубьях муфта на-

гружает валы изгибающим моментом при-

мерно 10% от вращающего.

Несущая способность муфт резко па-

дает с ростом перекоса валов.

Размеры муфт подбирают по табли-

цам в зависимости от вращающего момента, который находят по наибольшему

длительно действующему моменту на ведущем валу.