Мmax и Tmax изгибающий и крутящий моменты при перегрузках. Для электродвигателей в каталоге указаны допускаемые коэффициент перегрузки.
Расчет валов на жесткость.
На работу подшипников зубчатых передач оказывает влияние жесткость вала.
Жесткость вала оценивается тремя параметрами:
Стрела прогиба - y.
Угол наклона поперечного сечения вала
Угол поворота сечения в подшипниках скольжения равен 0,001 рад., в шариковых подшипниках 0,01рад.
Угол закручивания вала.
Вибрационная устойчивость вала
Вал имеет собственные колебания и вынужденные колебания, вызываемые неуравновешенными частями вращающихся деталей. Может возникнуть резонанс – резкое увеличение амплитуды колебаний.
Резонансные колебания приводят к увеличению напряжений, и как следствие, к разрушению вала. Проверка вала производится по критической частоте вращения вала:
(от 0 до 0.7)
– докритическая зона, большинство
передач работает именно в этой зоне,
поэтому
выбирают 1500об/мин.(от 1.2……) - закритическая зона.
(от 0.7 до 1.2) - нежелательный диапазон частот.
Если вал должен работать в закритической зоне, то нужно быстро пройти критический диапазон, для этого проводят:
динамическую балансировку валов.
Расчет электродвигателя по времени пуска.
Проектирование гибких валов(валов с большими прогибами).
Лекция № Подшипники
Служат опорами для валов и вращающихся осей. Воспринимают осевые и радиальные нагрузки, действующие на вал, и передают их на корпус. При этом вал должен фиксироваться в определенном положении и вращаться вокруг геометрической оси.
Подшипники различают:
по виду трения
а) подшипники скольжения - опорный участок вала скользит по поверхности подшипника
б) подшипники качения
2. по воспринимаемой нагрузке
а) радиальные (воспринимают радиальную нагрузку)
б) упорные (воспринимают осевую нагрузку)
в) радиально-упорные(воспринимают осевые и радиальные нагрузки)
Основные типы подшипников стандартизованы. Диаметр шейки вала определяется типом подшипников
Подшипники скольжения
Цилиндрические
Состоят из трех элементов:
1. вал с шейкой диаметром d и опорной поверхностью l
2. вкладыш
3. корпус
Для уменьшения сил трения и износа подшипники смазывают.
В основном воспринимают радиальную нагрузку и некоторую часть осевой нагрузки одностороннего действия. Опорный участок вала или шейка диаметра вала скользит по поверхности вала
-диаметр шейки вала или внутренний диаметр подшипника
- длина поверхности скольжения
- осевая нагрузка одностороннего действия
Fr-радиальная нагрузка.
Вкладыш неподвижно установлен в корпусе. Вал устанавливают по внутреннему диаметру вкладыша. Вал вращается, вкладыши неподвижны, поэтому имеет место трение скольжения.
Этот подшипник воспринимает радиальные нагрузки и незначительные осевые.
Подшипники скольжения, передающие только осевую нагрузку – подпятники
Плоские Упорные подшипники скольжения
В некоторых случаях их называют подпятники. Служат для восприятия больших осевых нагрузок. Работают в паре с радиальными.
Состоят из трех элементов:
1. вал с шейкой диаметром d и опорной поверхностью l
2. вкладыш
3. корпус
Конические
Воспринимают радиальную нагрузку и применяют в том случаю когда необходимо систематически устранять зазор от износа подшипника
Преимущество подшипников скольжения по сравнению с подшипниками качения:
высокая нагрузочная способность
могут работать как высокоскоростные
можно выполнить более точными (используются как прецизионные)
возможность выполнять разъемными
хорошо воспринимают вибрационные и ударные нагрузки
могут работать в особых условиях (вода, высокие температуры и т.д.)
Основные недостатки:
значительные потери на трение, особенно при пуске машины, как следствие – низкий КПД
значительные эксплуатационные расходы
требуют тщательного ухода
применение для изготовления вкладышей остро дефицитных материалов
Основной элемент подшипника – вкладыш, который изготавливают из антифрикционных материалов, имеет низкий коэффициент трения скольжения и высокую износостойкость (бронза, чугун, пластмасса, бабиты и металлокерамика).
Вращению цапфы в подшипнике противодействует момент сил трения, работа трения нагревает подшипник и цапфу. От поверхности трения теплота отводится через корпус подшипника и вал, а также уносится смазывающей жидкостью с повышением температуры уменьшается вязкость масла и увеличивается задание цапфы в подшипнике.
Работа, затраченная на трение – основной показатель работоспособности подшипника. Трение скольжения вызывает износ, нагрев и заедание подшипника. И это определяет КПД подшипника.
Для уменьшения трения подшипники смазывают в зависимости от режима работы и толщины масленого слоя различают силы трения:
1. Жидкостное трение.
При этом рабочие
поверхности вала и вкладыша разделяет
слой смазки, толщина каждого должна
быть больше суммы микронеровностей
поверхностей. Такие условия создают
под давлением - осуществляется полное
разделение трущихся поверхностей
жидким смазочным материалом
Полужидкостное трение.
Смазка осуществляется разбрызгиванием, окунанием и т.д. Возможен контакт поверхностей, но преобладает жидкостное трение, т. е. поверхности разделены слоем смазки, но не гарантированно.
Полусухое трение.
Поверхность смазывается, смазка есть, но преобладает контакт поверхностей. Контроля за ее качеством нет (механизмы с ручным управлением).
Расчет подшипников в случае полужидкостного трения
Методика расчета.
Подшипники проверяются по допускаемому условному давлению на поверхности контакта, этот расчет характеризует несущую способность подшипника.
р – условное давление на поверхности контакта.
Fr – радиальная нагрузка.
[p] – допустимое условное давление, определяется экспериментально.
- диаметр опорной поверхности
- длина подшипника
Метод расчета.
Расчет по допускаемому произведению удельного давления на скорость. Этот расчет характеризует износ подшипника, тепловыделения в нем и опасность заедания.
По окружной скорости скольжения опорной поверхности
Режим работы считают допустимым, если выполнены условия, которые ограничивают износ и тепловыделение