24.5 Розрахунок валів на жорсткість

При роботі вала неминучі деформації згину і кручення, які приводять відповідно до:

1) прогину вала

2) закручування поперечного перерізу валу

Ці деформації не повинні носити залишкового характеру.

1. При дії згинальних моментів можливі:

а) прогин вала на величину y;

б) нахил крутної лінії вала на кут

АF В

При жорстких вимогах до цих двох критеріїв ведеться перевірний розрахунок з умови

У_max<=[y]

Ө_max<=[Ө]

Значення У_max і Ө_max вираховуються по рівняннях, що розглядаються в курсі опору матеріалів, і для кожної розрахункової схеми вала вони будуть свої. Наприклад для нашого випадку

,

де F - сила пружного опору валу;

Е - модуль пружності 1- го роду матеріалу валу;

І - екваторіальний момент інерції вала, І = Πd⁴/64

При цьому вал розглядається як брус постійного перерізу із зведеним діаметром.

Допустимі величини [y] та [Ө] беруться по рекомендаціях, вироблених практикою експлуатації, конструювання, статистикою руйнувань. Наприклад, для вала з зубчастим колесом на ньому [y]=(0,01...0,03)m,

де m - модуль зачеплення, або [y]=0,0003z

Для опори з радіальним кульковим підшипником [Ө]=0,008 рад.

При дії крутного моменту береться до уваги величина кута закурчування поперечного перерізу вала

Рис. вставишь

Величина кута визначається також за правилами опору матеріалів специфічно для кожної розрахункової схеми. Наприклад, для циліндричного суцільного вала на ділянці довжиною L

,

де Езс - модуль пружності під час зсуву;

І0 - полярний момент інерції перерізу вала,

.

Найчастіше береться величиною 15 мінут на один метр довжини вала.

РОЗРАХУНОК НА КОЛИВАННЯ (ВІБРОСТІЙКІСТЬ)

Ведеться з метою запобігти руйнування вала при попаданні його в зону резонансу.

Критична кількість обертів вала

=300

Де y - статичний прогин вала.

Вали експлуатують в до- або закритичній областях.-

При докритичній (важкі тихохідні вали) береться для експлуатації

n<=0,5·n_кр

При закритичній (легкі швидкохідні вали)

n>=(2..3)·n_кр

При цьому вал швидко проходить резонансну зону, само центрується, прогин зменшується, наступає динамічна рівновага (центрифуги, турбіни, корінні вали турбогвинтових літаків, підводних човнів і т. ін.)

Лекція №25

25.1 Опорні ділянки валів та осей

В конструкціях валів і осей виділяють два види ділянок:

Головки- це ті ділянки валів та осей,на яких посаджені деталі,що на них обертаються. Через головки на вал (вісь) передаються зусилля від деталей передач,виконавчих механізмів,тощо.

Цапфи- ті ділянки вала,які охоплені опорами. Зовнішні навантаження передаються валом (віссю) на опори через цапфи.

Призначення опор: підтримувати вали або осі у просторі,забезпечуючи їм вільне обертання,сприймаючи діючі на вали або осі зусилля і передавати ці зусилля на станину машини.

В техніці існують два види опор: опори (підшипники) кочення і опори ковзання.

В опорах кочення робочі поверхні розділені проміжними тілами кочення (кульки,ролики),і тертя ковзання замінемо тертям кочення.

В опорах ковзання взаємно-рухомі робочі поверхні розділені тільки мастильними матеріалами, і робота опори проходить при чистому ковзанні робочих поверхонь.