Общие сведения о валах и осях

В.Б.Балякин, Е.П.Жильников

РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВАЛОВ,

ОСЕЙ И ОПОР КАЧЕНИЯ АВИАЦИОННЫХ РЕДУКТОРОВ

Утверждено Редакционно-издательским советом университета

в качестве учебного пособия

С А М А Р А

Издательство СГАУ

2007

УДК 621.81 (075)

ББК 34.41

Б 21

Инновационная образовательная программа "Развитие центра компетенции и подготовка специалистов мирового уровня в области аэрокосмических и геоинформационных технологий”

Рецензенты: зав. каф. «Механика»СамГТУ д-р техн.наук, проф. Я.М К л е б а н о в

д-р техн. наук, проф. Д. К. Н о в и к о в

Балякин В.Б.

ISBN 978-5-7883-0518-9

Данное пособие составлено с учетом современных методов расчета на прочность валов и осей, подшипников качения, шпоночных и шлицевых соединений, учебной литературы по курсу "Детали машин", а также опыта практической работы авторов по расчету и проектированию валов и подшипников авиационных изделий.

Следуя традициям учебной литературы, авторами предлагается методика проектировочного расчета валов и осей с учетом характера изменения нагрузки и приближенной оценки концентрации напряжений. Кроме того, в проверочном расчете наряду с общепринятой методикой определения запасов статической и усталостной прочности вводится определение запасов усталостной прочности при сложном нагружении, в том числе для случая постоянного значения среднего напряжения цикла как наиболее часто встречающегося в валах турбовинтовых и газотурбинных двигателей.

В связи с тем, что в опорах валов и осей авиационных редукторов используются преимущественно подшипники качения, авторы сочли возможным не вводить материал по методике расчета опор скольжения.

В пособии сосредоточен необходимый материал для расчета на прочность валов, осей и подшипников качения с необходимыми справочными данными и примерами расчетов.

Пособие предназначено для студентов механических специальностей аэрокосмических вузов при выполнении курсовых и дипломных работ.

УДК 621.81 (075)

ББК 34.41

ISBN 978-5-7883-0518-9© Балякин В. Б., Жильников Е.П., 2007

© Самарский государственный аэрокосмический университет, 2007
ОГЛАВЛЕНИЕ

1. ВАЛЫ И ОСИ………………………………………………………………………..4

1.1. Общие сведения о валах и осях…………………………………...………….4

1.2. Элементы конструкции осей и валов………………………………..……....5

1.3. Критерии работоспособности и расчета осей и валов…………...…...…….6

1.4. Материалы для осей и валов………………………………………..………..8

1.5. Расчет осей и валов на прочность…………………………...…...…………..9

2. ПОДШИПНИКИ КАЧЕНИЯ……………………………………………………...26

2.1. Типы подшипников качения, используемых в

авиационном редукторостроении…………………………………………........26

2.2. Расчет авиационных подшипников качения……………….………….…..30

2.3. Особенности расчета подшипников некоторых

специальных узлов………………………………………………………………35

2.4. Порядок подбора и расчета подшипников…………………………..…….37

3. СОЕДИНЕНИЯ ВАЛОВ С УСТАНОВЛЕННЫМИ НА НИХ ДЕТАЛЯМИ…..38

3.1. Расчет шпоночного соединения …………………………………………...38

3.2. Расчет шлицевого соединения ………………………………………..……40

3.3. Расчет штифтового соединения ………………………………………..…..46

3.4. Расчет прессового соединения ……………………………………….…….47

4. ПРИМЕР РАСЧЕТА ВАЛА………………………………………………...……..48

Список рекомендуемой литературы…………………………………..………..…....58

Приложения……………………...…………………………………………………59

ВАЛЫ И ОСИ

Общие сведения о валах и осях

Вращающиеся детали машин (зубчатые колеса, шкивы, блоки, барабаны и т.д.) устанавливают на валах или осях, обеспечивающих геометрическую ось их вращения.

Оси предназначены только для поддержания вращающихся деталей, при этом они могут быть неподвижными (невращающимися) относительно установленных на них деталей или вращающимися вместе с ними. В обоих случаях усилия, действующие на вращающиеся детали, воспринимаются осью как изгибающие нагрузки. На рис. 1,а изображен сателлит 1 на опорах качения 2, вращающийся относительно неподвижной оси 3. Эта ось неподвижная или невращающаяся. На рис. 1,б сателлит 1 выполнен заодно с осью 3 и, следовательно, ось вращается в подшипнике 2 вместе с сателлитом. Эта ось подвижная или вращающаяся.

Рис.1

Валы в отличие от осей предназначены не только для поддержания вращающихся деталей, но и для передачи крутящего момента вдоль своей геометрической оси, следовательно, валы нагружены не только изгибающими усилиями, но и крутящими моментами по всей длине или на отдельных участках вала.

На рис. 2 изображен промежуточный вал зубчатого соосного редуктора главного привода вертолета. Очевидно, что участок вала передает крутящий момент. Одновременно вал нагружен изгибающими усилиями , , , , , .

Валы всегда вращаются, и в этом также состоит их особенность. По форме геометрической оси различают прямые, коленчатые и гибкие валы. Наибольшее распространение получили прямые валы.

Коленчатые и гибкие валы не являются типовыми деталями машин и поэтому не рассматриваются в настоящем пособии.

Опорные участки осей и валов называются цапфами или шипами. Цапфы, воспринимающие опорные реакции осевого направления, называются пятами. Участки осей и валов, на которых устанавливают (крепят) вращающиеся детали, называются подступичнымичастями или головками.

Рис.2

Поиск по сайту: