Детали машин и основы конструирования

Методы расчета валов. Ориентировочный и приближенный расчет валов

Валы рассчитывают на прочность, жесткость и колебания.

Основные нагрузки: крутильные и изгибающие моменты.

Влияние сжимающих и растягивающих сил невелико и часто не учитывается.

Для выполнения расчета вала необходимо знать его конструкцию, места приложения нагрузок и так далее.

Разработка конструкции невозможна без предварительного определения диаметра вала, поэтому расчеты валов на прочность делят на ориентировочные, приближенные и уточненные( или проверочные).

Ориентировочный расчет

Ориентировочный расчет выполняют для предварительного определения диаметра вала. Расчет ведут на чистое кручение по пониженным допускаемым напряжениям по формуле:

 мм,

Т- Нм,

[tк]  - МПа.

Р – мощность, кВт

n – частота вращения, об/мин.

[tк] = 12…20МПа , тогда с=169…130

  мм.

Если редуктор или коробка скоростей соединяется с двигателем через муфту, то для возможности соединения диаметр конца входного вала следует принимать  , где dЭ – диаметр вала электродвигателя.

Иногда ориентировочный расчет ведут по допускаемому углу закручивания вала - [j ] на 1 метр длины.

 мм.

Часто принимают [j ]= 0,50 на 1 метр длины, то мм.

Рассчитанный диаметр длинных валов является минимальным, для коротких валов  - средним.

Остальные диаметры валов назначают по конструктивным соображениям, исходя из удобства посадки на вал детали, восприятия осевых нагрузок.

Диаметры валов следует согласовать с диаметрами насаживаемых деталей.

Иногда диаметры валов назначают в функции от межосевых расстояний зубчатых передач.

,

То и другое значения относятся к местам посадки , соответственно, шестерни и колеса.

можно принять для промежуточного вала в месте посадки шестерни второй ступени. Имеются и другие эмпирические зависимости для ориентировочного расчета валов, например, диаметры шеек коленчатого вала принимают в зависимости от диаметра цилиндра, диаметры шпинделей станков – в зависимости от основного геометрического размера станка и так далее.

Продольные размеры валов уточняются при компоновке.

Приближенный расчет

Приближенный расчет выполняют как проектный для предварительного определения диаметра вала. Намечаются места посадки колес подшипников и других деталей на вал, определяются опорные реакции, строятся эпюры крутящих и изгибающих моментов. По характеру эпюр устанавливается местоположение опасного сечения вала и определяется его диаметр по формуле:

мм,

МЭКВ – Нм,

[sи] - МПа.

- приведенный момент.

Для обеспечения необходимой жесткости [sи] принимается невысоким. Для сталей 35, 40,45, Ст5,6 [sи]= 50…60МПа.

Детали машин и основы конструирования