Расчет силовых нагрузок на вал и построение эпюр изгибающих моментов и крутящего момента

Содержание

Слайд 2

1. Расчет силовых нагрузок на вал и построение эпюр изгибающих моментов

1. Расчет силовых нагрузок на вал и построение эпюр изгибающих моментов

и крутящего момента:

1.1. Расчет силовых нагрузок:

1.1.1. Расчетная схема вала редуктора:

RA

RB

A

C

B

D

Ft

Fr

Fa

FM

T2

l1

l2

l3

d2

Слайд 3

1.1.2. Тангенциальная сила, н: 1.1.3. Радиальная сила, н: β ­ угол

1.1.2. Тангенциальная сила, н:

1.1.3. Радиальная сила, н:

β ­ угол наклона зубьев.
соsβ

= соs0 = 1 ­ для прямозубой передачи.
Слайд 4

1.1.4. Осевая сила, н: tgβ = tg0 = 0, поэтому при

1.1.4. Осевая сила, н:

tgβ = tg0 = 0, поэтому при прямозубом

зацеплении осевая сила отсутствует.

1.1.5. Сила реакции в муфте, н:

Слайд 5

1.2. Построение эпюр изгибающих моментов и крутящего момента: 1.2.1. Построение эпюр

1.2. Построение эпюр изгибающих моментов и крутящего момента:

1.2.1. Построение эпюр изгибающих

моментов в вертикальной плоскости:

RA

RB

A

C

B

D

Fr

Fa

l1

l2

l3

d2

Слайд 6

Проверяем правильность определения реакций: Определение опорных реакций от радиальной Fr и осевой Fa сил:

Проверяем правильность определения реакций:

Определение опорных реакций от радиальной Fr и осевой

Fa сил:
Слайд 7

RA RB A C B D Fr Fa l1 l2 l3

RA

RB

A

C

B

D

Fr

Fa

l1

l2

l3

d2

Миy

Если реакции найдены правильно, строим эпюру изгибающих моментов от сил радиальной

и осевой:
Слайд 8

1.2.2. Построение эпюр изгибающих моментов в горизонтальной плоскости: RA RB A

1.2.2. Построение эпюр изгибающих моментов в горизонтальной плоскости:

RA

RB

A

C

B

D

Ft

l1

l2

l3

d2

Слайд 9

Определение опорных реакций от тангенциальной силы Ft: Проверяем правильность определения реакций:

Определение опорных реакций от тангенциальной силы Ft:

Проверяем правильность определения реакций:

Слайд 10

Если реакции найдены правильно, строим эпюру изгибающих моментов от тангенциальной силы:

Если реакции найдены правильно, строим эпюру изгибающих моментов от тангенциальной силы:

RA

RB

A

C

B

D

Ft

l1

l2

l3

d2

Мих

Слайд 11

1.2.3. Построение суммарной эпюры изгибающего момента от действия тангенциальной, радиальной и

1.2.3. Построение суммарной эпюры изгибающего момента от действия тангенциальной, радиальной и

осевой сил:

A

C

B

D

Ft

Fr

Fa

l1

l2

l3

d2

МИ

Слайд 12

1.2.4. Построение эпюры изгибающих моментов от действия силы FМ: RA RB

1.2.4. Построение эпюры изгибающих моментов от действия силы FМ:

RA

RB

A

C

B

D

l1

l2

l3


На консольном участке

вала находится полумуфта, которая нагружает вал дополнительно поперечной силой .
Слайд 13

Определение опорных реакций от действия силы FМ : Проверяем правильность определения

Определение опорных реакций от действия силы FМ :

Проверяем правильность определения реакций:

Меняем

направление реакции в точке В
Слайд 14

Если реакции найдены правильно, строим эпюру изгибающих моментов от действия силы

Если реакции найдены правильно, строим эпюру изгибающих моментов от действия силы

реакции в муфте:

RA

RB

A

C

B

D

l1

l2

l3


МИМ

Слайд 15

1.2.5. Построение суммарной эпюры изгибающих моментов от действия всех сил: RA

1.2.5. Построение суммарной эпюры изгибающих моментов от действия всех сил:

RA

RB

A

C

B

D

Ft

Fr

Fa

FM

l1

l2

l3

d2

Слайд 16

1.2.6. Построение эпюры крутящего момента: A C B D T2 l1 l2 l3 Т2

1.2.6. Построение эпюры крутящего момента:

A

C

B

D

T2

l1

l2

l3

Т2

Слайд 17

Сводная эпюра изгибающих и крутящих моментов

Сводная эпюра изгибающих и крутящих моментов

Слайд 18

2. Уточненный расчет тихоходного вала редуктора Уточненный расчет выполняют, как проверочный

2. Уточненный расчет тихоходного вала редуктора

Уточненный расчет выполняют, как проверочный для

определения расчетного коэффициента запаса прочности:

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

Слайд 19

Расчетный коэффициент запаса прочности определяют в опасном сечении. Опасным считается сечение

Расчетный коэффициент запаса прочности определяют в опасном сечении. Опасным считается сечение

вала, для которого коэффициент запаса прочности имеет наименьшее значение, оно может не совпадать с сечением, где возникают наибольший изгибающий и крутящий моменты, поэтому следует проверять все опасные сечения.

Пределы выносливости материала вала при симметричных циклах изгиба и кручения, если нет табличных данных, тогда для углеродистых сталей:

Слайд 20

Опасные сечения в точках С и Е

Опасные сечения в точках С и Е

Слайд 21

2.1. Проверка прочности сечения в точке С: Дано: dз.к.= … МиС=

2.1. Проверка прочности сечения в точке С:

Дано:
dз.к.= …
МиС= …
Т2 = …
b

= …
t1 = …
σВ=520МПа,
σт =280МПа,
τТ =170МПа,
σ-1 =250МПа,
τ-1 =150МПа
Слайд 22

Напряжения изгиба изменяются по симметричному циклу, напряжения кручения – по отнулевому (пульсирующему) циклу:

Напряжения изгиба изменяются по симметричному циклу, напряжения кручения – по отнулевому

(пульсирующему) циклу:
Слайд 23

2.1.1. Моменты сопротивления валов при изгибе Wи.нетто и кручении Wк.нетто в сечении ослабленном шпоночным пазом определяются:

2.1.1. Моменты сопротивления валов при изгибе Wи.нетто и кручении Wк.нетто в

сечении ослабленном шпоночным пазом определяются:
Слайд 24

2.1.2. Коэффициенты концентрации напряжений при изгибе Кσ и кручении Кτ вала, ослабленного шпоночным пазом определяются:

2.1.2. Коэффициенты концентрации напряжений при изгибе Кσ и кручении Кτ вала,

ослабленного шпоночным пазом определяются:
Слайд 25

2.1.3. Масштабные факторы при изгибе εσ и кручении ετ для углеродистых

2.1.3. Масштабные факторы при изгибе εσ и кручении ετ для углеродистых

сталей определяются из таблицы, в соответствии с пределом прочности и диаметром вала в данном сечении.
Слайд 26

2.1.4. Коэффициент β, зависящий от степени шероховатости поверхности (способ обработки) определяется

2.1.4. Коэффициент β, зависящий от степени шероховатости поверхности (способ обработки) определяется

по таблице, для качественных поверхностей способ обработки шлифование:
Слайд 27

2.1.5. Коэффициенты, зависящие от соотношения пределов выносливости при симметричном и пульсирующем

2.1.5. Коэффициенты, зависящие от соотношения пределов выносливости при симметричном и пульсирующем

циклах напряжений ψσ и ψτ , выбирают в соответствии с маркой материала:

Подставляем значения в формулы, расчетное значение коэффициента запаса прочности сравниваем с допускаемым , если условие выполняется, тогда прочность вала в данном сечении обеспечена.

Слайд 28

2.2. Проверка прочности сечения в точке Е: A C B D l2 МиЕ lст.

2.2. Проверка прочности сечения в точке Е:

A

C

B

D

l2

МиЕ

lст.

Слайд 29

Напряжения изгиба изменяются по симметричному циклу, напряжения кручения – по отнулевому (пульсирующему) циклу:

Напряжения изгиба изменяются по симметричному циклу, напряжения кручения – по отнулевому

(пульсирующему) циклу:
Слайд 30

2.2.1. Моменты сопротивления валов при изгибе Wи.нетто и кручении Wк.нетто для сплошного круглого сечения определяются :

2.2.1. Моменты сопротивления валов при изгибе Wи.нетто и кручении Wк.нетто для

сплошного круглого сечения определяются :
Слайд 31

2.2.2. Коэффициенты концентрации напряжений при изгибе Кσ и кручении Кτ вала, с галтелью определяются:

2.2.2. Коэффициенты концентрации напряжений при изгибе Кσ и кручении Кτ вала,

с галтелью определяются:
Слайд 32

2.2.3. Масштабные факторы при изгибе εσ и кручении ετ для углеродистых

2.2.3. Масштабные факторы при изгибе εσ и кручении ετ для углеродистых

сталей определяются из таблицы, в соответствии с пределом прочности и диаметром вала в данном сечении.
Слайд 33

2.2.4. Коэффициент β, зависящий от степени шероховатости поверхности (способ обработки) определяется

2.2.4. Коэффициент β, зависящий от степени шероховатости поверхности (способ обработки) определяется

по таблице, для качественных поверхностей способ обработки шлифование:
Слайд 34

2.2.5. Коэффициенты, зависящие от соотношения пределов выносливости при симметричном и пульсирующем

2.2.5. Коэффициенты, зависящие от соотношения пределов выносливости при симметричном и пульсирующем

циклах напряжений ψσ и ψτ , выбирают в соответствии с маркой материала:

Подставляем значения в формулы, расчетное значение коэффициента запаса прочности сравниваем с допускаемым , если условие выполняется, тогда прочность вала в данном сечении обеспечена.