Валы и оси - презентация, доклад, проект скачать

Нажмите для полного просмотра!

Содержание ▲

Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на тему Валы и оси. Доклад-сообщение содержит 47 слайдов. Презентации для любого класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Mypresentation Вам понравились – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем браузере.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1

Описание слайда:

Слайд 2

Описание слайда:

Слайд 3

Описание слайда:

Слайд 4

Описание слайда:

3.2 Материалы для изготовления ВиО, термическая и механическая обработка. 3.2 Материалы для изготовления ВиО, термическая и механическая обработка. Требования к материалам валов и осей: 1) высокая усталостная прочность (способность противостоять знакопеременным нагрузкам), 2) жесткость (иметь высокий модуль упругости), 3) хорошая обрабатываемость. Наиболее полно этим требованиям удовлетворяют углеродистые и легированные стали. Малонагруженные валы изготавливают из углеродистых сталей Ст5, Ст6. 1. Качественные среднеуглеродистые стали марок 40, 45, 50 используют для валов стационарных машин и механизмов. Заготовку из этих сталей подвергают улучшающей термической обработке (HRCэ  36) перед механической обработкой. Валы точат на токарном станке, посадочные места и цапфы шлифуют на шлифовальном станке.

Слайд 5

Описание слайда:

Слайд 6

Описание слайда:

Слайд 7

Описание слайда:

2. По функциональному назначению  2.1. валы передач, они несут на себе элементы, передающие вращающий момент (зубчатые или червячные колёса, шкивы, звёздочки, муфты и т.п.) и в большинстве своём снабжены концевыми частями, выступающими за габариты корпуса механизма; 2.2. трансмиссионные валы для распределения мощности одного источника к нескольким потребителям; 2.3. коренные валы  валы, несущие на себе рабочие органы исполнительных механизмов (коренные валы станков, несущие на себе обрабатываемую деталь или инструмент называют шпинделями).

Слайд 8

Описание слайда:

Слайд 9

Описание слайда:

Рис.3.4 - Типы валов: а — кривошипный вал; б — коленчатый вал; в — гибкий вал; г — телескопический вал; д — карданный вал

Слайд 10

Описание слайда:

Гибкие проволочные валы применяют для передачи движения между деталями, оси вращения которых расположены так, что осуществить жёсткую связь между ними невозможно, или в тех случаях, когда в процессе работы взаиморасположение осей изменяется. Гибкий вал состоит из ряда последовательно навитых друг на друга слоёв стальной углеродистой или бронзовой проволоки. Первый, считая от центра слой проволоки навивается на центральную – сердечник, который может быть извлечен из вала либо оставлен внутри его. Толщина проволок обычно возрастает от центра к наружному слою. Число проволок в слое – от 4 до 12, максимальное число слоев – 8, толщина проволоки от 0,5 до 3 мм. Различают три типа передач гибким валом: силовые, приводы управления и приводы контрольных приборов. Во всех случаях передача состоит из следующих основных элементов: гибкого вала, наконечников вала, брони и арматуры брони.

Слайд 11

Описание слайда:

Слайд 12

Описание слайда:

Слайд 13

Описание слайда:

Слайд 14

Описание слайда:

Слайд 15

Описание слайда:

3.4 Критерии работоспособности и расчет валов и осей В процессе работы валы и оси испытывают постоянные или переменные по величине и направлению нагрузки. Прочность валов и осей определяется величиной и характером напряже-ний, возникающих в них под действием нагрузок. Постоянные по величине и направлению нагрузки вызывают в неподвиж-ных осях постоянные напряжения, а во вращающихся осях (и валах) — переменные. Поломки валов и вращающихся осей в большинстве случаев носят усталостный характер. Причины поломок: а) неудачный выбор конструктивной формы и неправильная оценка влияния концентрации напряжений; б) концентрация напряжений, вызванная обстоятельствами технологического или эксплуатационного характера: надрезы, следы обработки и др. в) нарушение норм технической эксплуатации: неправиль-ная регулировка затяжки подшипников, уменьшение необхо-димых зазоров.

Слайд 16

Описание слайда:

Слайд 17

Описание слайда:

Расчёт вала должен включать три основных этапа: Расчёт вала должен включать три основных этапа: проектировочный расчёт, формирование расчетной схемы проверочный расчёт. Иногда добавляются и другие (например, расчёт на колебания - виброустойчивость) Проектный расчёт валов производят только на статическую прочность по передаваемому крутящему моменту T. При этом расчёте определяется наименьший диаметр вала, а с целью компенсации неучтённых изгибных нагрузок и других факторов, влияющих на прочность вала, принимают заниженные значения допускаемых напряжений []к  (0,025…0,030)В. ; (3.1) где к – максимальные касательные напряжения, действующие во внешних волокнах опасного сечения вала; Tк - крутящий момент, передаваемый через это сечение; Wп – полярный момент инерции рассматриваемого сечения.

Слайд 18

Описание слайда:

Для валов, имеющих круговое или кольцевое (для полых валов) поперечное сечение, из (3.1) получаем Для валов, имеющих круговое или кольцевое (для полых валов) поперечное сечение, из (3.1) получаем ; (3.2) где D – внешний диаметр вала;  = d/D – относительный диаметр осевого отверстия полого вала (d – абсолютное значение диаметра этого отверстия). Для   0,5 расчёт полого вала как сплошного даёт погрешность менее 2,5% от диаметра вала, что позволяет рассчитывать толстостенные валы как сплошные (выражение в скобках принять равным 1). Полученный таким расчётом диаметр вала округляют до ближайшего большего значения из рядов нормальных линейных размеров по ГОСТ 6636-69. Диаметры других ступеней вала и продольные размеры устанавливают из конструктивных соображений в процессе эскизного проектирования механизма.

Слайд 19

Описание слайда:

Формирование расчётной схемы возможно только после полного конструктивного оформления вала на основе проектного расчёта, эскизного проектирования, подбора подшипников и расчёта конструктивных элементов, участвующих в передаче вращающего момента. Формирование расчётной схемы возможно только после полного конструктивного оформления вала на основе проектного расчёта, эскизного проектирования, подбора подшипников и расчёта конструктивных элементов, участвующих в передаче вращающего момента. При формировании расчётной схемы вал обычно представляют в виде балки, лежащей на опорах (число опор обычно равно числу подшипников), одна из которых считается закреплённой в осевом направлении. Если вал установлен в корпусе посредством радиальных или сферических подшипников, опору считают расположенной на геометрической оси вала в точке пересечения с поперечной осью симметрии подшипника. При использовании радиально-упорных подшипников за точку опоры принимают точку продольной геометрической оси вала, лежащую на её пересечении с нормалью к поверхности качения, проведённой через центр тел качения.

Слайд 20

Описание слайда:

Расчетные схемы размещения опор вала: а) одинарный подшипник качения; б) подшипник скольжения; в) сдвоенный подшипник качения; г) распределение напряжений по шейке вала Нагрузки, которые действуют на вал со стороны установленных на них деталей, в действительности не являются сосредоточенными. Расчетные нагрузки рассматривают обычно как сосредоточенные и приложенные посередине ступицы.

Слайд 21

Описание слайда:

Для подшипников скольжения, а также при установке сдвоенных подшипников качения за точку опоры принимают точку, лежащую на оси вращения и расположенную на расстоянии, равном 0,2…0,3 длины подшипника (суммарной длины пары подшипников качения) от его внутренней кромки. Силы, действующие на вал со стороны ступиц шкивов, шестерён, звёздочек и других элементов, считают приложенными посередине ступицы, если последняя расположена между подшипниками, и на расстоянии 0,25…0,3 длины ступицы со стороны её внутреннего края, при её консольной установке (то есть на конце вала). В случае напрессовки на вал зубчатых колес, колец подшипников, втулок и других сопрягаемых деталей возникает резкое снижение пределов выносливости в 3…6 раз. Зарождение усталостной трещины возникает у края напрессованной детали, сопровождаемое коррозией. Данное явление называют фреттинг-коррозией в научной литературе или проще коррозией трения.

Слайд 22

Описание слайда:

Технологические меры: уменьшение микронеровности сопрягаемых поверхности путем полирования и шлифования, сохранения от коррозии и поверхностные химико – термические, механические и прочие методы, как плазменные напыления, ионная имплантация, что повышает срок службы в 1,5…2 раза и более.

Слайд 23

Описание слайда:

Рис. 3.10 - Конструктивные методы повышения сопротивления усталости валов: Разгружающие выточки на торце напрессованной детали (рис. 3.10, б) или поясок (рис. 3.10,в) повышают предел выносливости в 1,2 …1,5 раза, утолщение под ступичной части вала (рис. 3.10,г) – в 1,3…1,5 раза. Разгружающие вы-точки вала (рис. 3.10д), нанесен-ные путем накатки повышают предел выносливости в 1,4 раза.

Слайд 24

Описание слайда:

Расчетная схема Вал нагружен силами: окружной силой Ft, радиальной си-лой Fr, осевой силой Fa, силой от муфты FM. Эти силы действу-ют в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Изобразим их в вертикальной и горизонтальной плоскости и приведем к оси вала. После приведения сил к оси вала возникают изгибающий момент

Слайд 25

Описание слайда:

Проверочный расчёт валов производится после формирования расчётной схемы и уточнения всех нагрузок, как по величине, так и по направлению. Этот вид расчёта предусматривает проверку вала на статическую прочность по наибольшей возможной кратковременной нагрузке и на усталостную прочность при переменных напряжениях. В последнем случае вычисляется коэффициент фактического запаса прочности в предположительно опасных сечениях, намечаемых предварительно по эпюре моментов с учётом размеров поперечного сечения и зон концентрации напряжений.

Слайд 26

Описание слайда:

По конструкции узла составляют расчетную схему, определяют силы, действующие на ось, строят эпюры изгибающих моментов; диаметр оси d определяют по формуле где Ми — максимальный изгибающий момент; — допускаемое напряжение изгиба. Выбираем . Во вращающихся осях напряжение изгиба изменяется по симметричному циклу: для них принимают в неподвижных . Проверочный расчет осей на статическую прочность. С учетом только изгибной составляющей расчет производят по формуле где — расчетное напряжение изгиба в опасном сечении оси.

Слайд 27

Описание слайда:

На статическую прочность валы рассчитывают по наибольшей возможной кратковременной нагрузке с учётом динамических и ударных воздействий. Эту проверку выполняют с целью предупреждения пластических деформаций и разрушений. В этом случае эквивалентное напряжение в наружном волокне вала На статическую прочность валы рассчитывают по наибольшей возможной кратковременной нагрузке с учётом динамических и ударных воздействий. Эту проверку выполняют с целью предупреждения пластических деформаций и разрушений. В этом случае эквивалентное напряжение в наружном волокне вала ; (3.3) где и – максимальное напряжение от изгиба; к – наибольшее напряжение кручения. Поскольку и = Mи / Wи, а к = Tк / Wк, где Wи и Wк момент сопротивления вала в опасном сечении изгибу и кручению, соответственно, и после подстановки всех значений в (3.3) получим . (3.5) Зная эквивалентные напряжения, можно проверить запас прочности по пределу текучести : , (3.6) где нормативный запас прочности [n] обычно принимают равным 1,2…1,8.

Слайд 28

Описание слайда:

Приближенный расчет валов на прочность Приближенный расчет валов на прочность В зависимости от действия нагрузок возможны два случая приближенного расчета валов на прочность: расчет только на кручение и расчет на совместное действие кручения и изгиба Проверочный расчёт на сопротивление усталости проводят по максимальной длительно действующей нагрузке без учёта кратковременных пиковых нагрузок (возникающих, например, во время пуска). Для каждого опасного сечения, установленного в соответствии с эпюрами изгибающих и крутящих моментов, определяют расчётный коэффициент запаса прочности S и сравнивают его с допускаемым [S] (обычно принимают [S] = 1,2…2,5) по выражению ; (3.7) где S и S - коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям соответственно:

Слайд 29

Описание слайда:

(3.9) в которых K и K - эффективные коэффициенты концентрации напряжений для данного сечения вала в зависимости от его формы, Kd – коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения, KF – коэффициент влияния шероховатости поверхности вала (для посадок с натягом KF  1), Kv – коэффициент, учитывающий упрочнение поверхности (при отсутствии поверхностного упрочнённого слоя Kv  1). Перечисленные коэффициенты устанавливаются по справочным данным с учётом материала и конструкции рассчитываемого вала.

Слайд 30

Описание слайда:

Пределы выносливости -1 и -1 для улучшенных или нормализованных углеродистых и углеродистых легированных сталей с известным пределом прочности В, при симметричном цикле изгиба и кручения можно определить по эмпирическим зависимостям Пределы выносливости -1 и -1 для улучшенных или нормализованных углеродистых и углеродистых легированных сталей с известным пределом прочности В, при симметричном цикле изгиба и кручения можно определить по эмпирическим зависимостям (3.10) Амплитудные и медиальные (средние) значения нормальных а, m и касательных а, m напряжений вычисляют (3.11) где max и min, max и min – максимальные и минимальные значения нормальных и касательных напряжений в точках наружных волокон опасного сечения вала (3.12)

Слайд 31

Описание слайда:

Слайд 32

Описание слайда:

Типичными являются такие условия нагружения, когда напряжения от изгиба валов имеют чисто симметричный характер, то есть максимальный и минимальный изгибающие моменты в данном сечении равны по величине и противоположны по направлению. Для таких условий a = max, а средние напряжения за цикл m = 0. .

Слайд 33

Описание слайда:

Слайд 34

Описание слайда:

Слайд 35

Описание слайда:

Слайд 36

Описание слайда:

А по способу Верещагина при вышеназванных условиях величина прогиба в исследуемом сечении определяется следующим образом: А по способу Верещагина при вышеназванных условиях величина прогиба в исследуемом сечении определяется следующим образом: ; (3.15) в которой A-площади однородных участков эпюр изгибающих моментов, а hc - ординаты второй эпюры под центром тяжести этих площадей. Значения допускаемых углов закручивания валов колеблется в широких пределах в зависимости от требований, предъявляемых к механизму. Допускаемый угол закрутки в градусах на метр длины можно принимать равным:

Слайд 37

Описание слайда:

Слайд 38

Описание слайда:

Слайд 39

Описание слайда:

Слайд 40

Описание слайда:

Слайд 41

Описание слайда:

Валы, вращающиеся со скоростью ω, меньшей, чем первая критическая скорость ωкр1, называются жесткими, а валы, скорость вращения которых превышает критическую, — гибкими. Для надежной работы жесткого вала (область 1 на рис. 3.12, в) необходимо выполнение условия виброустойчивости вида ω ≤ (0,7...0,8) ωкр1 (3.18)

Слайд 42

Описание слайда:

Гибкие валы имеют следующие преимущества, обеспечи-вшие им широкое применение в конструкциях быстроходного технологического оборудования: малые диаметр и металлоемкость по сравнению с жесткими валами, что очевидно при подстановке неравенств (3.18) и (3.19) в формулу (3.16); компактные подшипники и другие примыкающие к валу де-тали обеспечивают также малую металлоемкость агрегата; незначительная сила инерции несбалансированного ротора при высокой скорости его вращения, а следовательно, и невысокие динамические нагрузки на подшипники, статор и фундамент машины. Недостатки оборудования с гибкими валами заключаются в его кратковременных вибрациях с относительно большой амплитудой нестационарного перехода через область резо-нанса при пуске и выбеге ротора, а также в возможности появления за резонансом неустойчивых опасных режимов вращения в некоторых частных случаях.

Слайд 43

Описание слайда:

Пример: Применять гибкие валы с пропеллерными правыми мешалками в аппарате без отражательных перегородок и в условиях глубокой центральной воронки (кривая 1) крайне опасно. Рис. 3.13. Экспериментальные резонансные кривые консольного вала реактора с различными типами правых пропеллерных мешалок аппаратов соответственно без отражательных перегородок (1) и с отражательными перегородками шириной 0,1 D (2)

Слайд 44

Описание слайда:

При сравнении двух широко применяемых расчетных схем валов, приведенных на рис. 3.14, а и в, выясняется, что наивысшей по значению первой критической скоростью ω, обладает вертикальный шарнирно закрепленный вал. Рис. 3.14. Частотные параметры а1, а2 и формы изогнутой оси при первой (1) и второй (2) критических скоростях вращения валов консольного (а), однопролетного (б) и шарнирно закрепленного (в)

Слайд 45

Описание слайда:

Рис. 3.15. Общий вид аппарата с прецессионным механическим перемешивающим устройством

Слайд 46

Описание слайда:

Ранее нами рассматривались простейшие динамические расчетные схемы с невесомыми изгибаемыми стержнями и валами с одной сосредоточенной массой, т. с. системы с одной степенью свободы. Для оценки влияния имеющей место в реальности собствен-ной распределенной массы вала на значение его критических угловых скоростей ω,, ω2, ..., ω, необходимо рассматривать иную динамическую расчетную схему изогнутого центробеж-ными силами вала с п степенями свободы (рис. 3.15, а) и соответственно ею новую, более точную математическую модель.