Реферат: Расчет статической прочности, жесткости и устойчивости вала

3.<span Times New Roman"">      

Расчет вала.

Быстроходные валы, вращающиеся в подшипниках скольжения,требуют высокой твердости цапф, поэтому их изготавливают из цементируемыхсталей 2 х 13(ГОСТ 5632 –61)с пределом прочности и текучести:

Σв= 65 Мпа

Σт= 45 Мпа

<span Times New Roman"">           

Расчет статической прочности, жесткости и устойчивости вала.

Основнымидля вала являются постоянные и переменные нагрузки от рабочего колеса.

Настатическую прочность вал рассчитываем по наибольшей возможной кратковременнойнагрузке, повторяемость которой мала и не может вызывать усталостногоразрушения. Так как вал в основном работает в условиях изгиба и кручения, анапряжение от продольных усилий не велики, то эквивалентное напряжение внаружного вала:

         <img src="/cache/referats/3471/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1025">

Где:  σн – наибольшее напряжение при изгибемоментом Ми.

         <img src="/cache/referats/3471/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1026">

Ĩк– наибольшее напряжение при кручении моментом.

         <img src="/cache/referats/3471/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1027">

Wк и Wн– соответственно осевой иполярный моменты сопротивления сечения вала.

         <img src="/cache/referats/3471/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1028">                  <img src="/cache/referats/3471/image010.gif" v:shapes="_x0000_i1029">

Длявала круглого сплошного сечения Wк = 2 Wн, в этом случае:

         <img src="/cache/referats/3471/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1030">

Где:D– диаметр вала = 5,5 м;

Запаспрочности по пределу текучести

         <img src="/cache/referats/3471/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1031">

ОбычноПт = 1,2 – 1,8.

<span Times New Roman"">           

Расчет на усталостную прочность.

Напрактике переменная внешняя нагрузка изменятся либо по симметричному, либо поасимметричному циклу.

Наибольшиенапряжения будут действовать в точках наружных волокон вала.

         <img src="/cache/referats/3471/image016.gif" v:shapes="_x0000_i1032">         <img src="/cache/referats/3471/image018.gif" v:shapes="_x0000_i1033">

        <img src="/cache/referats/3471/image020.gif" v:shapes="_x0000_i1034">         <img src="/cache/referats/3471/image022.gif" v:shapes="_x0000_i1035">

Амплитудыи средние напряжения циклов нормальных и касательных напряжений будут:

         <img src="/cache/referats/3471/image024.gif" v:shapes="_x0000_i1036">             <img src="/cache/referats/3471/image026.gif" v:shapes="_x0000_i1037">

         <img src="/cache/referats/3471/image028.gif" v:shapes="_x0000_i1038">             <img src="/cache/referats/3471/image030.gif" v:shapes="_x0000_i1039">

        

Еслиамплитуды и средние напряжения возрастают при нагружении пропорционально, тозапас прочности определяют из соотношения:

         <img src="/cache/referats/3471/image032.gif" v:shapes="_x0000_i1040">                 

Где:  nΣ и nĪ– соответственно запасы прочности по нормальным и касательным напряжениям.

         <img src="/cache/referats/3471/image034.gif" v:shapes="_x0000_i1041">               <img src="/cache/referats/3471/image036.gif" v:shapes="_x0000_i1042">

Еслиизвестны пределы выносливости реальной детали, то равенство можно переписать ввиде.

         <img src="/cache/referats/3471/image038.gif" v:shapes="_x0000_i1043">                  <img src="/cache/referats/3471/image040.gif" v:shapes="_x0000_i1044">

6.

Вравенствах (а) и (б) Σ = 1 и Σ – 1 q– пределы выносливостистандартного образца и детали при симметричном изгибе; Ī –1  и Ī1-q–то же при кручении RΣи RĪ– эффектные коэффициентыконцентрации соответственно нормальных и касательных напряжений.

Приотсутствии данных значения RΣи RĪ можно вычислить изсоотношений.

7.

Здесь ąΣ и ąĪ – теоретическиекоэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении.

G– коэффициент чувствительности материала кконцентрации напряжений.

Значенияэффективных коэффицтентов концентраций напряжений для прессовых соединенийвалов и дисков в таблице.

ЕΣи ЕĪ – коэффициенты, учитывающие масштабный эффект при изгибе и кручении.

ΒΣи βĪ – коэффициенты, учитывающие влияние состояния поверхности.

Φυи φĪ – коэффициент, характеризующий чувствительность материала кассиметррии цикла напряжений

Вприближенных расчетах принимают φσ = 0,1 –0,2 для углеродистых сталейпри σβ < 50 кгс/мм2 ;

Φυ= 0,2 –0,3 для легированных сталей, углеродистых сталей при σβ >50

 кгс/мм2 ;

φĪ= 0,5 φσ – титановые и легкие сплавы.

Принимаемпри азотодувке β = 1,175 (1,1 – 1,25)

Длялегированных сталей

Φυ= 0,25;  σĪ = 0,5 * 0,25 =0,125

Пределывыносливости при изгибе и кручении

Σ-1= (0,45 – 0,55) σβ

Ī-1= (0,5 –0,65) σ-1

σ-1= 0,5 * 65 = 32,5 (Мпа)

Ī-1= 0,575 * 32,5 = 18,68 (Мпа)

Вовремя работы нагнетателя на вал действуют;

1.<span Times New Roman"">      

крутящийся момент;

2.<span Times New Roman"">      

изгибающий момент;

3.<span Times New Roman"">      

осевое усилие.

Составляемуравнение состояния вала:

Σma= Р *а + m– RB*B= 0 ,

Σmв = Ra* B– P(а +В) + m= 0

8.

Нагрузка,действующая на вал: P= 2 Mkp/ D, где:

D–диаметр рабочего колеса (М) = 0,06

9.

Где:  N– мощность дантера в КВт изгазодинамического расчета.

         

N = 20,33 (КВт);

W– частота вращения ротора(с-1)

W = 126 (с-1)

10.

11.

Проверка:

Σm =0, Σm = — P + Ra – Rb = 0, Σm = — 5366,6 + 9089,1 – 3722,5 = 0

Определяем перерывающие силы и строим их эпюру.

1.<span Times New Roman"">      

Qec=0

2.<span Times New Roman"">      

Qуасл= — Р = — 5366,6 (Н)

3.<span Times New Roman"">      

Qуаспр= — Р + Ra= — 5366,6 + 9089,1 = 3722,5

4.<span Times New Roman"">      

Qур= — Р+ Ra – RB = — 5366,6 + 9089,1 – 3722,5 = 0

Определяем изгибающие моменты и строим их эпюру(рис.

 1).

1.<span Times New Roman"">       

Мх0 сл  =0.

2.<span Times New Roman"">       

Мх0 сл  = — М = — 161 (Н * м)

3.<span Times New Roman"">       

Мх1 сл  = — Р Х1 – М, где: Х1 изменяется от 0 до 0,018, значит:

При Х0 = 0; Мх1 = — М = — 161 (Н * м)

При Х1 = 0,018; Мх1 = — 5366,6 * 0,018 – 161 = — 257,6

4.<span Times New Roman"">       

х2 сл  = — Р Х2 – М, где Х2 изменяется от 0,018 до0,025

При Х2 = 0,025

Мх2 сл  = — 5366,6 * 0,025 – 161 = — 295,17

5.<span Times New Roman"">       

х3 сл  = — Р Х3 – М, где Х3 изменяется от 0,025 до0,045

           При Х3 = 0,045

Мх3 сл  = — 5366,6 * 0,045 – 161 = — 402,5

6.<span Times New Roman"">       

х4 сл  = — Р Х4 – М, где Х4 изменяется от 0,045 до0,068

           При Х3 = 0,068

Мх4 сл  = — 5366,6 * 0,068 – 161 = — 525,9

7.<span Times New Roman"">       

х5 сл  = — Р Х5 – М, где Х5 изменяется от 0,068 до0,075

           При Х3 = 0,075

Мх5 сл  = — 5366,6 * 0,075 – 161 = — 563,5

8.<span Times New Roman"">       

х6 сл  = — Р Х6 – М, где Х6 изменяется от 0,075 до0,09

           При Х6 = 0,09

Мх6 сл  = — 5366,6 * 0,09 – 161 = — 643,9

9.<span Times New Roman"">       

х6 спр = — R в (Х10 – Х6); при Х6 = 0,09

            Мх6 спр = — 3722,5 ( 0,263 – 0,09) = — 643,9

10.<span Times New Roman"">  

 Мх7 спр = — R в (Х10 – Х7); при Х7 = 0,1

            Мх7 спр = — 3722,5 ( 0,263 – 0,1) = — 606,8

11.<span Times New Roman"">  

х8спр = — Rв (Х10 – Х8); при Х8 = 0,1 – 0,176

            Мх8 спр = — 3722,5 ( 0,263 – 0176) = — 323,9

12.<span Times New Roman"">  

х9спр = — Rв (Х10 – Х9); при Х9 = 0,176 – 0,253

            Мх9 спр = — 3722,5 ( 0,263 – 0,253) = — 37,2

13.<span Times New Roman"">  

х10спр = — Rв (Х10 – Х10); при Х10 = 0,253 – 0,263

            Мх10 спр = 0

еще рефераты
Еще работы по технологии