Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Предварительный (приближенный) расчет нала



Федеральное агентство морского и речного транспорта

Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования

ГОСУДАРСТВЕННАЯ МОРСКАЯ АКАДЕМИЯ
имени адмирала С.О. Макарова

 

 

КАФЕДРА ПРИКЛАДНОЙ МЕХАНИКИ И ИНЖЕНЕРНОЙ ГРАФИКИ

РАСЧЁТ ВАЛА

 

Методические указания
к расчётно-графической работе
по дисциплине

«Детали машин и основы конструирования»

Изд. 2-е, испр.

 

 

Санкт-Петербург
2013


ЗАДАНИЕ

Для прямого ступенчатого вала, изображенного на одной из схем (прил. 8) с заданными диаметрами делительных окружностей прямо­зубого колеса и «звездочки», а также с направлениями действия внешних нагрузок Fr, Ft, F1, F2 по заданной мощности Р, кВт, и частоте вращения вала п, об/мин, требуется:

- произвести предварительный расчет вала;

- разработать конструкцию вала;

- выполнить проверочный расчет вала;

- выполнить уточненный расчет вала (расчет на усталостную проч­ность);

- по динамической грузоподъемности подобрать типоразмер подшип­ников.

СОСТАВ РАБОТЫ

Работа должна состоять из пояснительной записки и чертежа вала.

В пояснительной записке, выполняемой в методичке по своим данным, дается подробный отчет о последовательном вы­полнении расчета вала согласно заданию. Графическая часть работы состоит из чертежа вала в соответствующем масштабе на листе формата А4 (210 х 297 мм), с указанием основных раз­меров и допусков на шероховатость, отклонения формы и расположения поверхностей, выносных элементов деконцентраторов напряжений (пере­ход галтель (Г) или канавка (К)) и сечения вала по шпоночным канавкам [9, с. 99, 111].

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Основными расчетными нагрузками на вал являются моменты Т и М, вызывающие его кручение и изгиб. Для выполнения расчета вала необхо­димо знать его конструкцию. В то же время разработка конструкции вала невозможна без хотя бы приближенной оценки его диаметра.

Рассмотрим одну из схем нагружения вала (например, схему №5 прил. 8) - рис. 3 1.

 

Рис. 3.1. Схема нагружения вала


Условные обозначения: 1 - прямозубое колесо (ведомое звено); 2 - опоры-подшипники; 3 - вал прямой гладкий ступенчатый; 4 - «звездочка» цепной передачи (ведущее звено)

Предварительный (приближенный) расчет нала

На практике обычно используют следующий порядок расчета вала.

В предварительном расчете вала дают анализ внешних силовых факто­ров, действующих на вал; по заданной мощности и частоте вращения нахо­дят крутящий момент на валу; предварительно, при учете лишь крутящего момента, оценивают минимальный диаметр вала при пониженных допус­каемых напряжениях на кручение с целью компенсации неучтенных на­пряжений изгиба. Все это дает возможность определить диаметры в раз­личных сечениях и представить вал в конструктивном исполнении.

На валу насажаны (см. Рис.3.1): «звездочка» ведущего звена цепной передачи, ве­домое зубчатое прямозубое колесо и два радиальных подшипника каче­ния. В месте контакта зубьев колеса показаны направления действий ок­ружной (тангенциальной) Ft и радиальной Fr силы, осевое усилие, т.к. колесо - прямозубое. На изо­бражении «звездочки» показаны силы натяжения цепи ведущей ветви F1 и ведомой F2, действующие по касательной к делительной окружности «звёз­дочки», т.е. являющиеся окружными усилиями: F1 = Ft1 и F2 = Ft2 причем Ft1 = 2Ft2. Силы Ft , Ft1 и Ft2 будут скручивать вал внешними моментами кручения Тe, (Т от Torsion - кручение, а ин­декс е от external - внешний (англ.)), Н·м:

,

где r - радиус «звездочки» и колеса, м.

Колесо и «звездочка» крепятся на валу на шпонках: шпоночное соедине­ние дает возможность удобного монтажа и демонтажа сопрягаемых деталей. Шпонки стандартизированы; их размеры выбираются по ГОСТу 6636-69 (см. прил. 3).

Результирующий внутренний крутящий момент Т в поперечном сечении вала находится из формулы Р = Т·ω, где Р – мощность на валу, Вт. Откуда Т, Н·м;

Угловая скорость ω, с-1определяется по задан­ной частоте вращения:

Откуда

Найдя величину внутреннего крутящего момента Т в поперечном сече­нии вала между «звёздочкой» и колесом, определяют окружное , Н, и радиальное усилие , Н, в месте контакта зубьев на колесе Fk:

где αt – угол профиля исходного контура, обычно 200

Далее рассчитывают окружныеусилия на ведомой и ведущей ветвях «звез­дочки»:

В то же время, если силы Ft, Ft1 и Ft2 перенести в центр тяжести попе­речного сечения (на нейтральную ось) вала, то под их действием он изгиба­ется, как и от радиальной силы Fr... в плоскостях хОy yОz: (см. рис 3.1). Диаметр вала находится из условия прочности при кручении:

Откуда

где для сплошного круглого поперечного сечения полярный момент сопро­тивлениякручению Wр , м3, равный Wp≈0,2d3.

Оцениваем средний диаметр вала d из расчета только на кручение:

где [τ] –допустимое касательное напряжение при кручении, Па.

Конечная формула для расчета диаметра вала d , м, принимает вид:

где Р - заданная передаваемая мощность. Вт:

n - заданная частота вращения вала, об/мин;

[τ] = (10…20)·106 - заниженное допускаемое касательное напряжение при кручении, Па.

 

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.