Проектный расчет на контактную выносливость Особенности расчета конических передач на прочность Расчетные схемы валов и осей Подшипники качения Жесткие нерасцепляемые муфты Синхронные муфты

Детали машин Основные принципы проектирования

Машины, как и другие изделия, изготавливаются только по проекту, который, в любом случае, является совокупностью графических и текстовых документов. Правила и порядок разработки, оформления и обращения этих документов устанавливается комплексом стандартов — Единой системой конструкторской документации (ЕСКД), разработанной в 70-е годы XX в

Расчетные схемы валов и осей

Валы и вращающиеся оси обычно рассчитывают как балки на шарнирных опорах. Для валов, вращающихся в подшипниках качения, установленных по одному в опоре (рис. 12.1, а, б, в), данная схема обеспечивает получение достаточно точных результатов. У валов, вращающихся в подшипниках качения, установленных по два в опоре (рис. 12.1, г), основные реакции воспринимаются подшипниками, расположенными со стороны нагруженного пролета. Внешние подшипники нагружены значительно меньше. При этом если они расположены не в плотную к внутренним подшипникам, то в них могут возникать реакции, направленные в противоположную сторону по отношению к реакциям, возникающим во внутренних подшипниках. Поэтому условные шарнирные опоры валов точнее совмещать с внутренними подшипниками или располагать на одной трети расстояния между подшипниками одной опоры ближе к внутреннему подшипнику. Точный расчет особо ответственных валов следует производить с учетом совместной работы с подшипниками, как многоопорных балок на упругих опорах.

 

 

Рис. 12.1. Расчетные схемы валов

У валов, вращающихся в подшипниках скольжения (рис. 12.1, д), давление по длине подшипника вследствие деформации валов распределяется не симметрично. Поэтому условные шарнирные опоры следует располагать на расстоянии (0,25…0,30)l от торца подшипника со стороны нагруженного пролета, но не более половины диаметра вала.

Силы на валы передаются через насаженные на них детали: зубчатые колеса, шкивы, звездочки и т.д. При упрощенных расчетах принимают, что насаженные на вал детали передают сосредоточенные силы и моменты валу на середине ступицы. Эти сечения, как правило, принимают за расчетные. В действительности силы распределены по всей длине ступицы. Поэтому точнее за расчетные принимать сечения, в которых располагаются внешние нагрузки, на расстоянии (0,20…0,25)l от торцов ступицы.

Расчеты валов на прочность

Валы работают в основном на изгиб и кручение, а оси только на изгиб. Постоянные по величине и направлению радиальные силы вызывают в неподвижных осях постоянные напряжения, а во вращающихся валах и осях – переменные напряжения.

Предварительный расчет валов

Предварительный расчет проводится для определения ориентировочных значений диаметров, необходимых для выполнения эскиза вала и последующего основного расчета. Расчет проводится из условия прочности на кручение, а деформация изгиба учитывается занижением допускаемых касательных напряжений. Диаметр вала, мм, определяется исходя из следующего условия:

,

где   – крутящий момент на валу, Н·мм;  – допускаемое касательное напряжение при кручении, МПа.

Допускаемое касательное напряжение выбирается по следующим рекомендациям:

– при определении диаметров входных и выходных концов валов  МПа;

– при определении диаметра промежуточного вала (для двухступенчатых редукторов) и первого промежуточного вала (для трехступенчатых редукторов)  МПа;

– при определении диаметра второго промежуточного вала (для трехступенчатых редукторов)  МПа.

При соединении вала двигателя и быстроходного вала редуктора с помощью приводной муфты диаметр вала редуктора должен находиться в интервале значений:

;

где   – диаметр вала двигателя.

Приводные зубчатые цепи изготавливают с шарнирами качения типов ПЗ-1 и ПЗ-2 по ГОСТ 13552-81 (получили большее распространение) и с шарнирами скольжения. Цепи типа ПЗ-1 рассчитаны на одностороннее зацепление, цепи типа ПЗ-2 рассчитаны на двухстороннее зацепление.

Силовая схема цепной передачи аналогична силовой схеме ременной передачи

Проектирование новой машины или исследование уже имеющейся начинается с составления схем ее механизмов, изображающих механизмы в упрощенном виде. Различают структурную (принципиальную) схему с применением условных обозначений звеньев и кинематических пар (без указания размеров звеньев) и кинематическую схему с указанием размеров, необходимых для проведения кинематических расчетов.

Оси предназначены для поддержания вращающихся вместе с ними или на них различных деталей машин. Они воспринимают поперечные (изгибные) нагрузки и не передают полезного крутящего момента. Оси могут быть вращающимися и неподвижными.

Механические передачи. Виды фрикционных передач. Конструкция ремней и способы соединения их концов. Основные кинематические зависимости. Работоспособность и долговечность передач. Пределы передаточных отношений. Клиноременная передача. Подбор основных элементов передачи по стандартам. Расчёт ременных передач. Зубчатые передачи. Зубчатая передача как основной вид механической передачи. Виды зубчатых передач. Основные параметры зубчатого колеса. Модуль. Кинематический расчёт зубчатой передачи. Пределы передаточных отношений. Расчёт зубьев на прочность.
Расчет конических зубчатых передач на прочность