Расчет на прочность
Допуск. напр. изгиба зубьев черв. колес
, где 
- предел прочности, 
- предел текучести, 
- коэф. долговечности, кот. определяется исходя из экв. числа циклов нагруж. зубч. колеса.
Проектная формула: межосевое расстояние - 
Расчет зубьев венца черв. колеса по напр. изгиба:
, где K – коэф. нагрузки, 
- танг. усилие на колесе, 
- коэф. ф-лы зуба, m – модуль зуба, q – кол-во модулей, кот. увл. в делительной окр, x – смещение.
Расчет выполняется аналогично зубчатых передач
Проектн. расч – опред. 
, исходя из усл. прочн.
Проверочн. расч. на изгиб – зуб червяка не рассчитывают, а выполн. расчет червяка на жесткость с целью обесп. необх. требований к контакту поверхностей.
Лекция № 5
Валы и оси. Подшипники качения. Общие сведения.
Валы и оси – это детали, на кот. размещают вращающиеся части машин (зуб. колеса, звездочки,шкивы).Валы отл. от осей тем, что передают крут. момент и всегда вращаются.
Прямые валы – получ. наиб. распространение в машиностроении.
Коленчатые валы – прим. в основном в поршневых двигателях внутр. сгорания, поршневых компрессорах и насосных установках.
Гибкие валы – прим. в устройствах, где необходимо передать крут. момент при больших перегибах вала, изм. во времени (автомобилестроение, медицина).
Оси могут быть подвижными (вращающимися) и неподвижными.
По конструкции различают валы и оси:
· гладкие;
· фасонные или ступенчатые;
· а также сплошные и полые.
(ступени для того, чтобы посадить на них детали)
В общем виде в сечении вала возникают 2 вида напряжений:
нормальные напряжения σ (изгиб вала под действием сил в зуб. зацеплении);
касательные напряжения τ (возню под действием крутящего момента).
В осях возникают только нормальные напряжения т.к. оси не передают крутящий момент, в валах и τ, и σ.
Схема вала сост. из:
1. Выходной конец вала (место установки шкива, муфты и т.п.);
2. Место установки подшипника;
3. Буртик вала;
4. Место установки шестерни(если вал ведущий) или зуб. колеса(если вал ведомый);
5. Шпоночный паз.
Причины выхода из строя валов и критерии их работоспособности:
Основными критериями работоспособности валов и осей являются прочность, жесткость и виброустойчивость.
Расчёт валов на прочность:
Валы рассчитывают на совместное действие кручения с изгибом, рассматривая вал как балку на шарнирных опорах. Влияние сжимающих и растягивающих сил обычно пренебрегают в виду их малости.
Проектный расчёт вала.
При проектном расчёте обычно известны: крут. момент или мощность и частота вращения, нагрузки и размеры основных деталей, распол. на валу. Требуется определить размеры вала и материал.
Предварительно оценивается средний диаметр вала исходя из расчета только на кручение при пониж. допускаемых напряжениях.
Т – крут. момент, кот. передает вал [Н·м]
Зная диаметр конца вала, при помощи конструирования вала опред. все остальные размеры и намечают конструктивные элементы.
Проверочный расчёт вала проводиться в 2 этапа:
1.расчет на статическую прочность – кратковременна перегрузка;
2.расчет на выносливость(на сопротивление усталости) – расчет вала при длит. циклическом нагружении с учетом переменности нагрузки и конц-ии напряжений.
Проверочный расчет на статическую прочность:
В случае кратковременной перегрузки, нагрузка считается постоянной. В этом расчете опасным явл. сечение, где набл. наиб. эквивалентное напряжение(σэкв).
Расчет на сопротивление усталости:
Этот расчет проводиться с учетом переменности нагрузки и конц-и напряжений.
Понятие о концентрации напряжений:
В местах резких изм-й формы детали появл. местные допол. напряжения, кот. влияют на выносливость вала. Эти резкие переходы называют концентраторами напряжений.
На валу различают след. виды концентраторов напряжений:
1. ступенчатый переход с одного диаметра на другой;
2. шпоночный паз;
3. отверстие в валу.
На практике трудно определить опасное сечение и приходиться рассчит. неск. сечений, в кот. есть концентраторы:
1. составляется расчетная схема;
2. строятся эпюры изгибающих и крутящих момоентов;
3. намечаются опасные сечения;
4. для каждогосечения опред. запас прочности(S);
5. дальнейшие расчеты проводятся по мин. запасу прочности в сечении(Smin).
Расчет валов на жесткость:
Допускаемые упругие перемещения зависят от конкретных требований к конструкции и опр. индивидуально в каждом конкретном случае.
Для валов цилиндр. зуб. передач допускаемый прогиб = : f=0,01*m, где m – модуль зацепления.
Для валов конич. зуб. передач допускаемый прогиб: f=0,005*m.
ПОДШИПНИКИ КАЧЕНИЯ.
Подшипники явл. опорами валов и вращ-ся осей.
Подшипники воспринимают силы, прилож. к валу(оси), и передают их на корпус машины.
В зав-ти от вида трения подшипники делят на:
1. Подшипники скольжения;
2. Подшипники качения; (трения качения << трения скольжения)
В зав-ти от направления воспринимаемой нагрузки разлияают:
1. Радиальные подшипники;
2. Подпятники (упорные подшипники);
3. Радиально-упорные подшипники.
Классификация под-ков качения:
1. По форме качения:
а) шариковые(тело кач. – шар);
б) роликовые(ролик).
Ролики могут быть цилиндрическими (радиальные подшипники), коническими (радиально-упорные п.) или бочкообразными (рад. самоустанавливающиеся п.).
в) игольчатые – явл. разновидностью роликовых подшипников(прим. в местах где ограниченно место для п.)
2. По воспринимаемой нагрузке:
а) радиальные (воспр. рад-ую нагр.);
б) упорные ( воспр.осевую нагрузку);
в) радиально-упорные.
3. По числу рядов тел качения:
а) однорядные;
б) двухрядные;
в) четырехрядные.
4. По классам точности: 0-норм. точности; 6-повыш. точности; 5-высокой точности; 4-особо выс. точности; 2-сверх выс. точности.
5. По грузоподъемности:
а) особо легкая серия;
б) легкая серия;
в) тяжелая серия;
г) легкая широкая серия;
д) средняя широкая серия.
Подшипник качения сост. из: колец; тел качения; сепаратора(мож. отсутствовать).
Типы под-ков качения:
dвнmin=4мм; dвнmax=2м.
Использование под-ков качения позволяет: 1. упростить систему смазки; 2. упростить обслуживание под-ков; 3. обеспечить хор. работу при переходных и пусковых режимах.
Недостатки:
1. Отсутствие разъемных конструкций;
2. большие радиальные габариты;
3. ограниченная быстроходность;
4. низкая работоспособность при вибрациях и ударах;
Материалы:
1. Кольца и тела качения:
а) высокоугл. хромистые подшипниковые стали(ШХ15; Ш20СГ);
б) цементуемые стали(18ХГТ).
2. Сепараторы – малоугл. стали, латунь, неметалл. материалы.
Смазка:
Применяется жидкая смазка (инструментальные, трансформаторные или моторные масла малой вязкости) и пластичные смазки(солидол, литол и др.).
Основные критерии работоспособности и расчета:
1. Усталостное выкрашивание – появл. у под-ков после длит. времени работы в норм. уcл.
2. Износремени работы в норм. ание - асчета:альные, трансформаторные или моторные масла малой вязкости) и пластичные смазки(солидол, ли – появл. при недост. защите абразивных частиц
3. Разрушение сепараторов
4. Раскалывание колей и тел качения
5. Пластическая деформация беговых дорожек
Современ. расчет базируется на двух критериях:
1. Расчет на долговечность по усталостному выкрашиванию
2. Расчет на статическую грузоподъемность по пластическим деформ.