Решение. 1. Пользуясь методом сечений, определяем крутящие моменты на участках вала (рис
1. Пользуясь методом сечений, определяем крутящие моменты на участках вала (рис. 28.2).
2. Строим эпюру крутящих моментов. Значения крутящих моментов откладываем вниз от оси, т. к. моменты отрицательные.
Максимальное значение крутящего момента на валу в этом случае 1000Н*м (рис. 28.1).
3. Выберем рациональное расположение колес на валу. Наиболее целесообразно такое размещение колес, при котором наибольшие положительные и отрицательные значения крутящих моментов на участках будут по возможности одинаковыми. Из этих соображений ведущий шкив, передающий момент 1000 Н*м, помещаем ближе к центру вала, ведомые шкивы 1 и 2 размещаем слева от ведущего с моментом 1000 Н*м, шкив 3 остается на том же месте. Строим эпюру крутящих моментов при выбранном расположении шкива (рис. 28.3).
Максимальное значение крутящего момента на валу при выбранном расположении колес на валу 600 Н*м.
4. Определяем диаметры вала по сечениям при условии, что сечение — круг.
Условие прочности при кручении
Момент сопротивления кручению
Определяем диаметры вала по сечениям:
Округляем полученные значения: d1 = 40 мм; d2 = 45 мм; d3 = 35 мм.
5. Определяем диаметры вала по сечениям при условии, что сечение — кольцо.
Моменты сопротивления, полученные выше из условий прочности, остаются теми же. По условию
Полярный момент сопротивления кольца
Формула для определения наружного диаметра вала кольцевого сечения будет следующей:
Расчет можно провести по формуле
Диаметры вала по сечениям:
Наружные диаметры вала кольцевого сечения практически не изменились.
Для кольцевого сечения: d1 = 40 мм; d'2 = 46 мм; d'3 = 35 мм.
6. Для вывода об экономии металла при переходе на кольцевое сечение сравним площади сечений (рис. 28.4).
При условии, что сечение — круг (рис. 28.4а):
Сплошное круглое сечение:
При условии, что сечение — кольцо, с = dBH/d1 = 0,5 (рис. 28.4 б):
Кольцевое сечение:
Сравнительная оценка результатов:
Следовательно, при переходе с кругового на кольцевое сечение экономия металла по весу составит 1,3 раза.
Пример 2. Стальной вал диаметром 40 мм передает мощность 15кВт при угловой скорости 80рад/с (рис. 28.5); проверить прочность и жесткость вала, если допускаемое напряжение кручения 20 МПа. Модуль упругости при сдвиге 0,8 • 105 МПа. Допускаемый угол закручивания [φ0] = 0,6 град/м. Построить эпюру касательных напряжений и определить значение касательного напряжения в точке, удаленной на 5 мм от оси вала.
Дата добавления: 2015-09-07; просмотров: 1108;