Рекомендации по конструированию валов и осей
Инструкция по выполнению задания
1. Изучить материал лекции «Общие сведения о валах и осях». Конспект лекции разместить в рабочей тетради
2. Просмотреть обучающее видео «Общие сведения о валах и осях». Для просмотра осуществить переход по ссылке: https://www.youtube.com/watch?v=hm3V2G5VfWk
3. Выполнить тестовое задание в СДОиТ OnlineTestPad по теме «Общие сведения о валах и осях».
G Примечание: Тестовое задание имеет ограничение по количеству попыток прохождения (одна попытка), поэтому выполнять его следует только после внимательного изучения всех учебных материалов рассматриваемой темы.
Общие сведения о валах и осях. Проектировочный и проверочный расчет валов
В современных машинах наиболее широко используется вращательное движение деталей. Менее распространено поступательное движение и его комбинация с вращательным (винтовое движение). Движение поступательно перемещающихся частей машин обеспечивается специальными устройствами, называемыми направляющими. Для осуществления вращательного движения используют специальные детали – валы и оси, которые своими специально приспособленными для этого участками – цапфами (шипами) или пятами – опираются на опорные устройства, называемые подшипниками или подпятниками.
Вал – деталь машин, предназначенная для поддержания сидящих на нем деталей и передачи крутящего момента. При работе вал испытывает деформации кручения и изгиба, иногда – растяжения-сжатия.
|
|
|
Рис.1. Прямой вал: 1 — вал; 2 — опоры вала; 3 — цапфы; 4 — шейка
Ось – деталь машин и механизмов, служащая для поддержания вращающихся частей, но не передающая полезный крутящий момент, а, следовательно, не испытывает кручения.
Рис.2. Конструкции осей:
а — вращающаяся ось; б — неподвижная ось
Классификация валов и осей
Виды валов:
1) коренные,
2) шпиндели,
3) трансмиссионные.
По форме геометрической оси валы бывают:
1) прямые, 2) коленчатые; 3) гибкие.
По типу сечения валы бывают:
1) сплошные; 2) полые.
Оси бывают вращающиеся и неподвижные.
Прямые валы и оси изготавливают гладкими или ступенчатыми. Образование ступеней связано с различной напряженностью отдельных сечений, а также с условиями изготовления и сборки.
Материалы, применяемые для изготовления валов и осей
Материалы валов и осей должны быть прочными, хорошо обрабатываться и иметь высокий модуль упругости. Основными материалами для валов служат углеродистые и легированные стали. Для большинства валов применяют термически обработанные среднеуглеродистые и легированные стали 45, 40Х. Для высоконапряжённых валов ответственных машин применяют легированные стали 40ХН, 20Х, 12ХНЗА. Для осей обычно применяют сталь углеродистую обыкновенного качества. Заготовки валов и осей – это круглый прокат или специальные поковки.
|
|
|
Конструктивные элементы валов и осей
Опорная часть вала или оси называется цапфой (рис.1).
Шипом 1 называется цапфа, расположенная на конце вала и передающая преимущественно радиальную нагрузку.
Шейкой 2 называется цапфа, расположенная в средней части вала или оси. Шипы и шейки по форме могут быть цилиндрическими, коническими, сферическими.
Рисунок 1 Конструктивные элементы вала
Опорами для шипов и шеек служат подшипники.
Пятой рис. 2.а, 2.б называют цапфу, передающую осевую нагрузку. Опорной частью для пяты является подпятник рис.2.в.
Рисунок 2 Пяты
Кольцевое утолщения вала, составляющее с ним одно целое, называется буртиком (рис.3)
Рисунок 3
Переходная поверхность от одного сечения к другому, служащая для упора насаживаемых на вал деталей, называется заплечником (рис. 4).
Рисунок 4
Переходные участки между двумя ступенями валов выполняют канавкой (поднутрением) или галтелью (рис. 5). Криволинейную поверхность плавного перехода от меньшего сечения к большему называют галтелью рис.5б. Галтель вала, углубленную за плоскую часть заплечника, называют поднутрением рис.5.а. Галтели способствуют снижению концентрации напряжений.
|
|
|
Рисунок 5 Переходные участки вала
Рекомендации по конструированию валов и осей
Валы и оси следует конструировать по возможности гладкими с минимальным числом уступов. Каждая насаживаемая на вал или ось деталь должна свободно проходить до своей посадочной поверхности. Торцы валов и осей и их уступы выполняют с фасками (рис.1, рис.4) для удобства насадки деталей. Для увеличения изгибной жесткости валов и осей насаживаемые детали располагают ближе к опорам. Для повышения несущей способности валов и осей их поверхность подвергают упрочнению.
Этапы проектирования вала
Для окончательного расчета вала необходимо знать его конструкцию, тип и расположение опор, места приложения внешних нагрузок. Вместе с тем подбор подшипников можно осуществить только когда известен диаметр вала. Поэтому расчет валов выполняют в три этапа: предварительный (проектный), конструкторский и окончательный (проверочный).
На первом этапе (предварительный) при отсутствии данных об изгибающих моментах определяют диаметр вала по известному крутящему моменту из условия прочности по заниженным касательным напряжениям
|
|
|
где T – вращающий момент; [τ]=12…20 МПа – допускаемое напряжение на кручение.
Предварительно оценить диаметр проектируемого вала можно, также ориентируясь на диаметр того вала, с которым он соединяется (валы передают одинаковый момент Т). Если выходной конец ведущего вала соединяется стандартной муфтой с валом электродвигателя, то он должен быть принят близким к диаметру вала электродвигателя.
Полученные значения диаметров вала округляют до ближайшего стандартного по ГОСТ 6636-69.
Окончательно размеры вала определяют после подбора подшипников, когда выявятся необходимые размеры цапф.
На втором этапе (конструкторский) разрабатывается конструкция вала, обеспечивающая условия изготовления и сборки. Определяются длины участков валов и назначаются диаметры валов на различных участках.
На третьем этапе (проверочный) производят оценку статической прочности и сопротивления усталости, а при повышенных требованиях - на жесткость и колебания.
Дата добавления: 2021-01-21; просмотров: 91; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!