Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 62
3.
Расчет вала.
Быстроходные валы, вращающиеся в подшипниках скольжения, требуют высокой твердости цапф, поэтому их изготавливают из цементируемых сталей 2 х 13(ГОСТ 5632 –61)с пределом прочности и текучести: Σв = 65 Мпа Σт = 45 Мпа 3.1. Расчет статической прочности, жесткости и устойчивости вала. Основными для вала являются постоянные и переменные нагрузки от рабочего колеса. На статическую прочность вал рассчитываем по наибольшей возможной кратковременной нагрузке, повторяемость которой мала и не может вызывать усталостного разрушения. Так как вал в основном работает в условиях изгиба и кручения, а напряжение от продольных усилий не велики, то эквивалентное напряжение в наружного вала: Где: σн – наибольшее напряжение при изгибе моментом Ми. Ĩк
– наибольшее напряжение при кручении моментом. Wк
и Wн
– соответственно осевой и полярный моменты сопротивления сечения вала. Для вала круглого сплошного сечения Wк
= 2 Wн
, в этом случае: Где: D – диаметр вала = 5,5 м; Запас прочности по пределу текучести Обычно Пт = 1,2 – 1,8. 3.2. Расчет на усталостную прочность. На практике переменная внешняя нагрузка изменятся либо по симметричному, либо по асимметричному циклу. Наибольшие напряжения будут действовать в точках наружных волокон вала. Амплитуды и средние напряжения циклов нормальных и касательных напряжений будут: Если амплитуды и средние напряжения возрастают при нагружении пропорционально, то запас прочности определяют из соотношения: Где: n Σ и n Ī – соответственно запасы прочности по нормальным и касательным напряжениям. Если известны пределы выносливости реальной детали, то равенство можно переписать в виде. 6. В равенствах (а) и (б) Σ = 1 и Σ – 1 q – пределы выносливости стандартного образца и детали при симметричном изгибе; Ī –1
и Ī1-
q
– то же при кручении RΣ
и RĪ
– эффектные коэффициенты концентрации соответственно нормальных и касательных напряжений. При отсутствии данных значения RΣ
и RĪ
можно вычислить из соотношений. 7. Здесь ąΣ и ąĪ – теоретические коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении. G – коэффициент чувствительности материала к концентрации напряжений. Значения эффективных коэффицтентов концентраций напряжений для прессовых соединений валов и дисков в таблице. ЕΣ и ЕĪ – коэффициенты, учитывающие масштабный эффект при изгибе и кручении. ΒΣ и βĪ – коэффициенты, учитывающие влияние состояния поверхности. Φυ и φĪ – коэффициент, характеризующий чувствительность материала к ассиметррии цикла напряжений В приближенных расчетах принимают φσ = 0,1 –0,2 для углеродистых сталей при 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. Принимаем при азотодувке β = 1,175 (1,1 – 1,25) Для легированных сталей Φυ = 0,25; σĪ = 0,5 * 0,25 = 0,125 Пределы выносливости 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) Во время работы нагнетателя на вал действуют; 1. крутящийся момент; 2. изгибающий момент; 3. осевое усилие. Составляем уравнение 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 из газодинамического 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. Qec
=0 2. Qуа
сл
= - Р = - 5366,6 (Н) 3. Qуа
спр
= - Р + Ra = - 5366,6 + 9089,1 = 3722,5 4. Qур
= - Р + Ra – RB = - 5366,6 + 9089,1 – 3722,5 = 0 Определяем изгибающие моменты и строим их эпюру (рис. 1). 1. Мх0
сл
= 0. 2. Мх0
сл
= - М = - 161 (Н * м) 3. 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. Мх2
сл
= - Р Х2 – М, где Х2 изменяется от 0,018 до 0,025 При Х2 = 0,025 Мх2
сл
= - 5366,6 * 0,025 – 161 = - 295,17 5. Мх3
сл
= - Р Х3 – М, где Х3 изменяется от 0,025 до 0,045 При Х3 = 0,045 Мх3
сл
= - 5366,6 * 0,045 – 161 = - 402,5 6. Мх4
сл
= - Р Х4 – М, где Х4 изменяется от 0,045 до 0,068 При Х3 = 0,068 Мх4
сл
= - 5366,6 * 0,068 – 161 = - 525,9 7. Мх5
сл
= - Р Х5 – М, где Х5 изменяется от 0,068 до 0,075 При Х3 = 0,075 Мх5
сл
= - 5366,6 * 0,075 – 161 = - 563,5 8. Мх6
сл
= - Р Х6 – М, где Х6 изменяется от 0,075 до 0,09 При Х6 = 0,09 Мх6
сл
= - 5366,6 * 0,09 – 161 = - 643,9 9. Мх6
спр
= - R в (Х10 – Х6); при Х6 = 0,09 Мх6
спр
= - 3722,5 ( 0,263 – 0,09) = - 643,9 10. Мх7
спр
= - R в (Х10 – Х7); при Х7 = 0,1 Мх7
спр
= - 3722,5 ( 0,263 – 0,1) = - 606,8 11. Мх8
спр
= - R в (Х10 – Х8); при Х8 = 0,1 – 0,176 Мх8
спр
= - 3722,5 ( 0,263 – 0176) = - 323,9 12. Мх9
спр
= - R в (Х10 – Х9); при Х9 = 0,176 – 0,253 Мх9
спр
= - 3722,5 ( 0,263 – 0,253) = - 37,2 13. Мх10
спр
= - R в (Х10 – Х10); при Х10 = 0,253 – 0,263 Мх10
спр
= 0
|