ВЫБОР РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

РАСЧЕТНЫХ НАГРУЗОК

Выбор расчетной схемы определяется конструкцией всего узла в целом.

При этом действительные условия заменяют условными. При этом производят схематизацию нагрузок, опор и формы вала.

Расчет вала становится приближенным. При этих условиях подшипники, воспринимающие осевые и радиальные нагрузки – заменяют шарнирно неподвижными опорами, а подшипники, воспринимающие радиальные нагрузки – шарнирно-подвижными.

F_м=(0,2…0,5)F_tм

Силовую муфту направляют так, чтобы она увеличивала напряжение и деформации от силы F_t.

Для стандартных редукторов – одноступенчатых - многоступенчатые, . В валах возникают моменты

Т=0,5 F_td₁ и М_а = 0,5F_ad₁.

Для сечения I-I

Расчет на прочность :

На практике установлено, что для валов основным видом разрушения является усталостное. Расчет на сопротивление усталости является основным. Расчет на статическую прочность выполняют как проверочный.

Приступая к расчету намечают опасные сечения вала, которые подлежат проверке:

Согласно условию нагружения вала:

-коэффициент, корректирующий влияние постоянной составляющей цикла напряжений на сопротивление усталости;

- углерод. мягкие стали;

- среднеуглеродистые стали;

- легированные стали;

K_d - коэффициент масштабного фактора;

K_f - коэффициент шероховатости;

- эффективные коэффициенты концентрации напряжений.

Проверка статической прочности

Производят во избежания пластических деформаций:

где

РАСЧЕТ НА ЖЕСТКОСТЬ

Упругие перемещения вала отрицательно влияют на работу связанных с ним деталей, вызывая концентрацию нагрузки по длине зуба колес. При больших углах поворота в подшипниках может произойти заклинивание вала.

Для зубчатых передач [f] 0,01m - цилиндрическая передача; [f] 0,005m - коническая, гипоидная, глобоидная.

Угол взаимного наклона валов под шестерней рад.

Угол поворота вала в подшипниках скольжения [ ]=0,001 рад; в радиальном шариковом подшипнике [ ]=0,0055 рад .

Величина прогиба определяется формулами «СМ» - по методу интеграла Мора или Верещагина. Для первичных передач:

Перемещение при кручении:

;

Если вал ступенчатый и нагружен несколькими Т, то угол определяют по участкам и суммируются.

Расчет на колебания

Вынужденные колебания системы с одной степенью свободы описывается уравнениями:

Р_а – амплитуда возмущающей силы:

Р(t)=Р_asinw_вt

Рассмотрим приложение уравнения к колебаниям вала для простейшего случая.

На вал действует центробежная сила:

Составляющие силы Р_а по осям:

;

Частота собственных колебаний:

- податливость вала или прогиб от единичной сил ы.

У_ст – статический прогиб от силы тяжести;

mg – диска.

Уравнение вынужденных колебаний позволяет заметить, что при w_в→w_с , у→ ? при w_в=w_с наступает резонанс:

.

Если w_в>w_кр=w_c, то система работает за резонансной зоной стабильно.

При w_в>w_c, амплитуда колебаний меняет знак, это означает, что за критической зоной центр тяжести несбалансированной массы приближается к геометрической оси вращения.

Полная амплитуда:

,

здесь учтено sin²w_вt+cos² w_вt=1, Р_а=mw_в²е.

При w_в>w_c амплитуда z направлена противоположно е и при w_в>w_c r(-е).

За предел вибрационной устойчивости обычно принимают для жестких валов n≥0,7n_кр для гибких валов - n≥1,3 n_кр

ПОДШИПНИКИ СКОЛЬЖЕНИЯ

Назначение и классификация

Подшипники служат опорами для валов и вращающихся осей.

Подшипники классифицируются:

А) по виду трения – подшипники скольжения

- подшипники качения;

б) по воспринимаемой нагрузке:

- радиальные;

- упорные;

- радиально-упорные.

Общие сведения:

Опорный участок вала называют цапфой. Форма рабочей поверхности подшипника скольжения может быть – цилиндрической; шаровой, плоской, конической.

Цапфу – воспринимающую радиальную нагрузку называют шипом, если на конце вала и шейкой, если в середине.

Цапфу, передающую осевую нагрузку называют пятой, а опору –подпятником.

Подпятники работают обычно в паре с радиальными подшипниками.

Основным элементом подшипника является вкладыш – с тонким слоем антифрикционного материала на опорной поверхности.

Несмотря на сокращение объема использования подшипников скольжения, они все еще находят достаточно широкое распространение.

1. Разъемные подшипники, необходимые по условию сборки (коленчатые).

2. Высокоскоростные (v>30 м/с).

3. Подшипники прецизионных машин.

4. Подшипники, работающие в особых условиях.

5. Подшипники дешевых тихоходных механизмов.

Условия нагружения и виды разрушения

Работе цапфы подшипника противодействует момент сил трения. Работа трения вызывает нагрев всего подшипника. Для установившегося режима работы подшипника существует тепловое равновесие – теплоотдача равна тепловыделению, которой соответствует определенная температура. Чем выше температура теплового равновесия, тем хуже условия работы подшипника. Перегрев подшипника является основной причиной его разрушения. Работа сил трения, кроме этого сопровождается износом вкладыша и цапфы подшипника. Интенсивность износа определяет долговечность подшипника.

ТРЕНИЕ И СМАЗКА ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ