Детали машин 4 (стр. 5 из 9)
– для валов с термообработкой Ст45 и т.д.
– для быстроходных валов цапфы цементируют для повышения износостойкости
– для валов-шестерней материал выбирается из расчета зубчатой передачи
Закрепление деталей, устанавливаемых на валу
Закрепление деталей на валах производится в осевом и тангенсальном направлениях.
Закрепление в тангенсальном направлении необходимо для передачи вращающегося момента. Производится шпонками, шлицами, штифтами, посадками с натягом.
Для закрепления в осевом направлении используются конструктивные элементы балок – заплечики, буртики, а также втулки, штифты, установочные кольца, стопорные шайбы.
Концентрация напряжений на валах
Обусловлено следующими факторами:
1) конструктивным, т.е. канавками, шпоночными пазами, отверстиями, галтелями и т.д.
2) технологическим, т.е. грубость обработки, дефекты заготовки и т.д.
Kd и Kt – коэффициенты концентрации напряжений. Возрастают с увеличением предела прочности материала вала или оси, увеличением натяга, уменьшением радиуса галтели.
Меры снижения концентрации напряжений
1) Конструктивные,
a) увеличение радиуса галтели
б) увеличение длины ступицы по сравнению с посадочной величиной паза
в) поднутрение заплечика (увеличивает длину базирования ступицы)
2) Технологические – создание в наружных слоях вала остаточных напряжений сжатия путем азотирования, цементации, обдувки и т.д.
Критерий работоспособности валов и осей
1) статическая прочность
2) сопротивление усталости
3) жесткость (изгибная и крутильная)
4) виброустойчивость
Оси работают только на изгиб
dИЗГ = M/WP£ [d]ИЗГ
Валы работают на изгиб и на кручение
Проектирование вала
Производится в 3 этапа:
1) Определение исходного диаметра вала из расчета на кручение
dВАЛА = С ×3ÖT = 3Ö(T / 0,2[t])
2) Конструирование вала (эскиз)
Виды нагрузок на вал
Нагрузки на вал могут быть не вращающимися и вращающимися вместе с валом.
1) не вращающиеся – силы от зубчатых передач, ременных, цепных
2) вращающиеся оказывают постоянное действие на вал.
Проверочный расчет вала
При проверочном расчете вала определяют запасы прочности в опасном сечении.
Коэффициент перегрузки КП = 2 ×TПУСК/TНОМ.
a) проверка на статическую прочность
Запасы прочности по пределу текучести но нормальным и касательным напряжениям:
Коэффициент запаса прочности по пределу текучести при совместном действии изгиба и кручения
б) проверка на усталостную прочность
Суммарное число циклов нагружения за ресурс вала:
NS = 60×n×nЗ ×Lh, где
Lh – ресурс работы передачи,
nЗ– число зубьев зацеплении,
n– частота вращения.
Приведенное число циклов нагружения: NE = NS×mH , где mH – режим работы, mНАПРЕССОВКИ = 6, mПРОЧИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ = 9
Коэффициент долговечности:
в) параметры цикла изменения напряжения
При расчете вала на изгиб момент изменяется по симметричному циклу
При расчете вала на кручение вращающийся момент изменяется по отнулевому циклу:
Коэффициент понижения допускаемых напряжений
Запасы прочности по пределу выносливости
Расчет вала на прочность
dU = MU/W
tКР = T/WP
ПОДШИПНИКИ КАЧЕНИЯ
Преимущество подшипников качения по сравнению с подшипниками скольжения:
1. меньше потери на трение
2. меньше осевые габариты
3. проще в обслуживании
4. дешевле
Недостатки:
1. значительнее диаметральные размеры
2. хуже воспринимают ударные нагрузки, вследствие линейного или точечного контакта
3. имеют ограничения по частоте вращения
4. подшипники не разъемные
Классификация подшипников качения
По направлению воспринимающей нагрузки:
– радиальные (только радиальную нагрузку)
– радиально-упорные и упорно-радиальные (воспринимают радиальную и осевую нагрузку)
– упорные – воспринимают только осевую нагрузку)
По форме тел качения и числу их рядов:
0 – шариковый однорядный
1 – шариковый, двухрядный
2 – роликовый с короткими цилиндрическими роликами
3 – роликовый, самоустанавливающийся (сферический) с бочкообразными роликами
4 – роликовый (игольчатый) с длинными цилиндрическими роликами
5 – роликовый с витыми цилиндрическими роликами
6 – шариковый радиально-упорный
7 – роликовый конический радиально-упорный
8 – шариковый упорный подшипник
9 – роликовый упорный подшипник
В зависимости от размеров и нагрузочной способности подшипники делятся на серии: 1-а и 7-ая – особо легкая, 2-ая серия – легкая, 3-ая – средняя, 4 – тяжелая, 5-ая серия, 6-ая серия – средняя широкая, 8-ая и 9-ая – сверхлегкая.
Также существует 5 классов точности: 0, 6, 5, 4, 2.
Материалы подшипников
Кольца и тела качения изготавливают из хромистых материалов или хромоникелевых, с твердостью от 61 до 66 HRC. Сепараторы делают из бронзы, стали, латуни и текстолита.
Виды разрушений
1. усталостное выкрашивание рабочих поверхностей тел качения и беговых дорожек колец
2. местные остаточные деформации на беговых дорожках
3. абразивное выкрашикание
4. задиры рабочих поверхностей
5. поломка колец и сепараторов.
Подбор подшипников качения
Подшипники подбирают из каталога по динамической и статической грузоподъемности.
Основы расчета подшипников качения
Подшипники рассчитываются по усталостному выкрашиванию и местной статической прочности. Расчет базируется на кривых усталости.
dHm×N = C1
Определение максимальной нагрузки на тело качения
F = F0 + 2F1×cos(2×g) + … + 2Fn×cos(n×g),
где g = 360 / z –угловой шаг, z – число тел качения. Если все тела качения одинаковых размеров и радиальный зазор тоже одинаков можно, то F1=F2=… = F0× cos3/2g. F0 =K×F/Z,
K – коэффициент, определяемый геометрией подшипника.
Формула Герца-Беляева для подшипников имеет вид:
E – модуль упругости; r – относительное давление; ℓ – длина ролика;
С2 = const – коэффициент для определенного типа подшипника.