Проектный расчет валов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИНСТИТУТ ТРАНСПОРТА

Кафедра прикладной механики

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВАЛОВ

Методические указания для курсового проектирования и расчетно-

графической работы по дисциплине «Детали машин и основы

конструирования» для студентов всех

специальностей очной и заочных форм обучения

Тюмень

ТюмГНГУ

Утверждено редакционно-издательским советом

Тюменского государственного нефтегазового университета

СОСТАВИТЕЛИ: к.т.н., профессор В.Н. Кривохижа,

ассистент С.Ю. Михайлов.

© ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Тюменский государственный нефтегазовый университет» 2012 г.

Содержание

НАЗНАЧЕНИЕ МЕТОДИЧЕСКИХ УКАЗАНИЙ

Валы и оси очень широко применяются в технике, поэтому их расчет и конструирование весьма актуально.

Студенты при выполнении курсовых проектов, расчетно-графических и контрольных работ испытывают трудности по расчету и проектированию валов и осей, т.к. современной литературы не достаточно, особенно в филиалах ВУЗа. В литературе так же имеются различия в методике расчетов валов.

Предлагаемые методические указания позволяют формировать знания, умения, навыки по вопросу проектирования валов и осей для студентов всех форм обучения.

ТРЕБОВАНИЯ К ЗНАНИЯМ СТУДЕНТОВ

В результате освоения данных методических указаний студент должен:

· знать: расчеты валов и осей на прочность и жесткость;

· уметь: конструировать валы и оси, пользоваться необходимой технической литературой;

· владеть: основными методами расчетов валов и осей и их проектирования.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Овладение навыками творческой работы студентов в проектировании валов и осей, расчетами их на прочность и жесткость.

Правила выбора темы курсовой работы – по двум последним цифрам зачетной книжки (первая цифра – номер задания, вторая цифра – номер варианта);

примерные нормы времени на выполнение работы прописаны в соответствующих специальностям рабочих программах;

требования к оформлению работы указаны в учебнике - Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. – М.: Академия, 2009 г.;

порядок защиты работы, критерии оценки работы прописаны в соответствующих специальностям рабочих программах.

Проектирование валов

Валом называют деталь, предназначенную для поддержания установленных на ней зубчатых колес, шкивов, звездочек и т. д., и для передачи вращающего момента.

Некоторые валы (например, гибкие, карданные) не поддерживают вращающиеся детали. Коленчатые и гибкие валы относят к специальным деталям и нами не рассматриваются.

Основными нагрузками на валы являются силы от передач и муфты. При расчетах принимают, что насаженные на вал детали передают силы и моменты на середине своей ширины.

Материалами для валов служат углеродистые и легированные стали (таблица 1).

Материалы и термообработка Таблица 1

Марка стали	Диаметр заготовки, мм	Твердость НВ (не менее)	Механические характеристики, МПа	Коэффи-циент
	120 80					0,09 0,10
40Х	120					0,09 0,10
40ХН						0,10
20Х						0,07
12ХН3А						0,10
18ХГТ						0,12

Для большинства валов применяют термически обрабатываемые среднеуглеродистые и легированные стали 45, 40Х; для высоконагруженных валов – легированные стали 40ХН, 20Х, 12ХН3А.

Выполняют расчеты валов на усталостную и статическую прочность, жесткость и колебания.

Для окончательного расчета вала необходимо знать его конструкцию, тип и расположение опор, места приложения внешних нагрузок. Вместе с тем подбор подшипников можно осуществить только тогда, когда известен диаметр вала. Поэтому расчет валов на прочность выполняют в два этапа: проектный и проверочный.

Проектный расчет валов

Проектный расчет вала проводят в такой последовательности:

1. Предварительно оценивают диаметр выходного конца вала из расчета только на кручение при пониженных допускаемых напряжениях

(1.1)

Принимают:

[τ] = (15…30) МПа – редукторных валов;

Полученные значения диаметра округляются до ближайшего размера

согласно ГОСТ 6636- 69 “ Нормальные линейные размеры”.

Так, из ряда указанного стандарта в диапазоне от 16 до 100мм предусмотрены следующие основные нормальные линейные размеры: 16, 17, 18, 19, 20, 21, 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, 100мм. Разрешается использовать для цапф вала под подшипники размеры 35, 55, 65, 70 мм.

Оценить диаметр вала можно, ориентируясь на диаметр того вала, с которым он соединяется: например, если вал вращается непосредственно электродвигателем, то диаметр его можно принять равным или близким диаметру выходного конца вала электродвигателя, т.е. .

2. После оценки диаметра вала разрабатывают конструкцию вала.

Назначаются диаметры цапф вала (несколько больше диаметра выходного конца) и производится подбор подшипников. Диаметр посадочных поверхностей валов под ступицы насаживаемых деталей для удобства сборки принимают больше диаметров соседних участков (рис.1).

Диаметр цапфы вала подшипника

, (1.2)

где - высота заплечика (рис.1, а, в).

Диаметр под колеса

, (1.3)

где r - координата фаски подшипника (рис.1, а, б, в).

Высоту заплечика, координату r фаски подшипника принимают в зависимости от диаметра d (мм):

d……..17-22 24-30 32-38 40-44 45-50 52-58 60-65 67-75 80-85 90-95

..… 3 3,5 3,5 3,5 4 4,5 4,6 5,1 5,6 5,6

..…1,5 1,8 2,0 2,3 2,3 2,5 2,7 2,7 2,7 2,9

r…………1,5 2 2,5 2,5 3 3 3,5 3.5 3,5 4

Рис.1 Валы

Для вычерчивания конструкции и составления расчетной схемы вала можно принимать (см. рис. 1):

● длину посадочного конца вала ;

● длину ступицы колеса , где - диаметр отверстия в ступице;

● длину промежуточного участка тихоходного вала , быстроходного вала цилиндрической передачи , червячной передачи .

Окончательные размеры выявляют после расчета шпоночного (шлицевого) соединения или после подбора посадки с натягом.

Окончательные размеры и определяют при конструировании крышек подшипников, после выбора типа уплотнения и при конструировании корпусной детали.

Окончательные размеры и получают после выбора муфты, размеров шкива, звездочки, расчета шпоночного (шлицевого) соединения.

Для наружной резьбы конических концов валов принимают:

· диаметр резьбы ;

· длину резьбы в зависимости от диаметра

мм…..12…24 27 30 36…42 48…64

, мм….. 1,2 1,1 1,0 0,8 0,7

Выполняют проверочный расчет выбранной конструкции на сопротивление усталости и на статическую прочность.

Поиск по сайту: