Алгоритм проверочного расчета вала
1. Привести действующие на вал нагрузки к его оси, освободить вал от опор, заменив их действие реакциями в вертикальной и горизонтальной плоскостях. 2. По заданной мощности Р и угловой скорости ? определить вращающие моменты, действующие на вал. 3. Вычислить нагрузки F1, Fr1, F2, Fr2, приложенные к валу. 4. Составить уравнения равновесия всех сил, действующих на вал, отдельно в вертикальной плоскости и отдельно в горизонтальной плоскости и определить реакции опор в обеих плоскостях 5. Построить эпюру крутящих моментов. 6. Построить эпюры изгибающих моментов в вертикальной и горизонтальной плоскостях (эпюры Mx и Мy). 7. Определить наибольшее значение эквивалентного момента:
8.
Положив
экв
= [
],
определить требуемый осевой момент
сопротивления: Wx = Мэкв/[
]
Учитывая,
что для сплошного круглого сечения
определяем d по следующей формуле:
Контрольные вопросы
1. Какие детали называют валами и осями? 2. Какие деформации испытывают валы и оси? 3. Как классифицируют валы и оси? 4. Что называют цапфой, шипом, шейкой, пятой? 5. Какие материалы используют для изготовления валов и осей? 6. Что называют галтелью, заплечником, поднутрением, для чего они служат? 7. Что является критерием работоспособности валов и осей? 8. Какова цель проектировочного расчета валов и осей? 9. Какова цель проверочного расчета и как он производится?
Опоры.
Общие сведения Валы и вращающиеся оси монтируют на опорах, которые определяют положение вала или оси, обеспечивают вращение, воспринимают положение вала или оси, обеспечивают вращение, воспринимают нагрузки и передают их основанию машины. Основной частью опор являются подшипники, которые могут воспринимать радиальные, радиально-осевые и осевые нагрузки; в последнем случае опора называется подпятником, а подшипник носит название упорного. Подшипники вращающихся осей некоторых транспортных средств с преобладающей вертикальной нагрузкой называют буксами.
Разновидности подшипников
По принципу работы различают 1) подшипники скольжения, в которых цапфа вала скользит по опорной поверхности, 2) подшипники качения, в которых между поверхностью вращения детали и опорной поверхностью расположены тела качения.
Подшипники скольжения
Область применения подшипников скольжения Подшипники скольжения применяют в высокоскоростных машинах (центрифуги, шлифовальные станки и др.), когда долговечность подшипников качения резко сокращается; для валов, например коленчатых, когда по условиям сборки требуются разъёмные подшипники; при работе в химически агрессивных средах и воде, в которых подшипники качения неработоспособны; для валов, воспринимающих ударные и вибрационные нагрузки; при близко расположенных валах, когда требуются малые радиальные размеры подшипников; в тихоходных малоответственных механизмах и машинах. Конструкции подшипников скольжения Подшипник состоит из корпуса 1, вкладышей 2, смазывающих устройств 3 (рис.53.а).
Рис. 53. Конструкции подшипников скольжения
Основным элементом подшипника скольжения является вкладыш, который устанавливают в корпусе подшипника или непосредственно в в станине или раме машины (рис.53.б). Подшипники скольжения делятся на разъемные рис.53.а и неразъемные (глухие) рис.53.б. Разъемные подшипники нашли большее применение в машиностроении, так как облегчают монтаж валов.
При большой длине цапф применяют самоустанавливающиеся подшипники рис.54
Рис. 54 Самоустанавливающийся подшипник
При вертикально расположенных валах подшипники скольжения используются в качестве подпятника рис. 55
Рис.55
Достоинства подшипников скольжения 1. Надежно работают в высокоскоростных приводах. 2. Способны воспринимать большие ударные и вибрационные нагрузки. 3. Бесшумность работы. 4. Сравнительно малые радиальные размеры. 5. Разъемные подшипники допускают установку на шейки коленчатых валов. 6. Простота конструкции. 7. Для тихоходных машин могут иметь весьма простую конструкцию.
Недостатки подшипников скольжения 1. В процессе работы требуют постоянного надзора из-за высоких требований к смазыванию и опасности перегрева; перерыв в подаче смазочного материала ведет к выходу из строя подшипника. 2. Имеют сравнительно большие осевые размеры. 3. Значительные потери на трение в период пуска и при несовершенной смазке. 4. Большой расход смазочного материала.