Валы и оси. Конструкции валов. Причины отказов и критерии расчёта. Ориентировочный расчёт валов, страница 7

                                               (23.19)

где  dст – статический прогиб вала от действия веса G (dст = G/g).

Анализ уравнения (23.18) показывает, что с увеличением угловой скорости при w <wкр прогибы вала возрастают (рис. 23.10) и при w = wкр прогибы возрастают неограниченно (наступает резонанс). При дальнейшем увеличении wза критический режим, когда w >wкр, система при разгоне перейдет зону резонанса и снова стабилизируется. Во избежание поломок зону резонанса следует проходить быстро. При w >>wкрd=- e, то есть в закритической зоне центр тяжести несбалансированной массы приближается к геометрической оси вращения.

         

Рис. 23.10. Зависимость прогиба от угловой скорости

За пределы вибрационной устойчивости обычно принимают для жёстких (тихоходных) валов работу в докритической зоне, когда w£0,7wкр, для гибких (быстроходных) валов рекомендуют w³1,3wкр, обычно (2…3)wкр.

  Вопросы для самоподготовки

1.  Чем отличается вал от оси?

2.  Какие Вы знаете конструкции валов?

3.  Приведите обоснование ступенчатой конструкции вала.

4.  В чём заключается ориентировочный расчёт валов?

5.  Перечислите этапы приближённого расчёта валов.

6.  По каким циклам изменяются нормальные и касательные напряжения?

7.  Для каких сечений выполняется уточнённый расчёт вала?

8.  Зачем нужна проверка на жёсткость и по каким параметрам она выполняется?

9.  Что может быть причиной колебаний валов?

10.При каких угловых скоростях должны работать валы во избежание резонанса?

  Вопросы, выносимые на экзамен

1.  Валы и оси. Общие сведения. Материалы. Основные критерии работоспособности и расчёта. Основные конструкции валов.

2.  Проверочный расчет валов на жёсткость (изгибную и крутильную).

3.  Виды расчёта валов на прочность и усталость: ориентировочный, приближенный, уточненный.

  Экзаменационные задачи

Задача №40

Определить ориентировочным способом и округлить по стандарту диаметр вала в опасном сечении. Назначить диаметры соседних участков вала.

Наименование параметра

Вариант

1

2

3

4

5

6

Мощность Р1, кВт

4

6

8

10

12

20

Частота вращения n1, об/мин

50

100

150

200

250

50

Допускаемое касательное напряжение [t], МПа

10

15

20

20

15

10

Задача №41

Рассчитать приближённым способом диаметр вала d в опасном сечении. Определить реакции опор и построить эпюры изгибающих моментов. Угол зацепления aw = 20°.

 


Наименование параметра

Вариант

1

2

3

4

5

6

Окружное усилие Ft, кН

4

6

8

10

12

15

Радиальное усилие Fr, кН

1,5

2

2,5

3

4

5

Осевое усилие Fa, кН

3

4

5

6

7

8

Диаметр d1, мм

40

45

50

60

70

75

Допускаемое нормальное напряжение [s], МПа

50

55

60

55

50

60

Задача №42

          Определить коэффициент запаса в заданном сечении вала. Сделать вывод. Построить эпюры изгибающего и вращающего моментов.

Наименование параметра

Вариант

1

2

3

4

5

6

Действующая сила F, кН

3

4

4,5

5

7

9

Крутящий момент Т, Н·м

210

80

190

100

250

110

Расстояние до расчётного сечения х, мм

60

85

150

35

60

130

Расчётный диаметр d, мм

50

45/50

40

45/50

50

40/45

Материал — сталь

45

40Х

45

40Х

45

40Х

Вид концентратора (1 – напрессовка, 2 – шпоночная канавка)

2

1

2

1

2

1

Примечание. Недостающими данными задаться.