Механика: основы проектирования деталей машин. Демин О.В - 34 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Рис. 8.4. Переходные участки вала
Рис. 8.5. Способы повышения уставной прочности валов
Материалы валов и осей должны хорошо обрабатываться, быть прочными и иметь высокий модуль упругости. Этим
требованиям наиболее полно удовлетворяют углеродистые и легированные стали, из которых преимущественно
изготавливают валы и оси. Для валов и осей без упрочняющей термообработки применяют стали Ст5, Ст6; для валов с
термообработкой – стали 45, 40Х. Быстроходные валы, работающие в подшипниках скольжения, изготовляют из сталей 20,
20Х, 12ХНЗА. Цапфы этих валов цементуют для повышения износостойкости.
Валы и оси обрабатывают на токарных станках с последующим шлифованием цапф и посадочных поверхностей.
Механические характеристики стали 45
Марка
стали
Твёрдость
HB
МПа
σ
в
σ
т
τ
т
τ
–
1
σ
–
1
ψ
Сталь 45 200 360 280 150 150 250 0,1
8.3. КРИТЕРИИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ВАЛОВ И ОСЕЙ
Основными критериями работоспособности являются прочность и жесткость. Валы и вращающиеся оси при работе
испытывают циклически изменяющиеся напряжения. Прочность оценивают коэффициентом запаса прочности при расчете
валов и осей на сопротивление усталости, а жесткость – прогибом, углами поворота или закручивания сечений в местах
установки деталей. Практикой установлено, что разрушение валов и осей быстроходных машин в большинстве случаев
носит усталостный характер, поэтому основным является расчет на сопротивление усталости.
Основными расчетными силовыми факторами являются крутящие M
k
и изгибающие М моменты. Влияние
растягивающих и сжимающих сил на прочность мало и их в большинстве случаев не учитывают.
8.4. ПРОЕКТИРОВОЧНЫЙ РАСЧЕТ ВАЛОВ
Проектировочный расчет валов производят на статическую прочность с целью ориентировочного определения
диаметров. В начале расчета известен только крутящий момент M
k
. Изгибающие моменты M оказывается возможным
определить лишь после разработки конструкции вала, когда согласно общей компоновке выявляют его длину и места
концентрации напряжений: галтели, шпоночные пазы и др. Поэтому 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
[
]
k
τ
.
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 вычисляют по формуле, известной из курса сопротивления материалов:
[ ]
3
в
2,0
k
k
T
d
τ
≥ , (8.1)
где T
k
–крутящий момент, действующий в расчетном сечении вала и численно равный передаваемому вращающему
моменту;
[
]
k
τ – допускаемое напряжение на кручение, МПа.
Для валов из сталей Ст5, Ст6, 45 принимают: при определении диаметра выходного конца [τ
k
] = 20…30 МПа; диаметра
промежуточного вала под колесом [τ
k
] = 10…20 МПа.
Полученный диаметр вала округляют до ближайшего значения из ряда R40 нормальных линейных размеров, мм:
22, 24, 25, 26, 28, 30, 32, 34, 36. 38, 40, 42, 45. 48, 50, 53, 56. 60, 63, 67, 71, 75, 80. 85, 90, 95, 100, 105, 11О, 120, 125, 130,
140. 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 240, 250, 260. 280. Большие (меньшие) значения размеров получают умножением
(делением) приведенных на 10 или 100.

Страницы