Лекция 17. Валы и подшипники
Обзор: Классификация валов. Проектный и проверочный расчет валов. Подшипники скольжения. Подшипники качения. Расчет подшипников качения
Бесплатно
Просмотр: эта статья прочитана 4151 раз

pdf

Краткий обзор
Полностью материал скачивается выше, предварительно выбрав язык

Вал в сбореВалы

Вращающиеся детали механических передач крепят на валах и осях, обеспечивающих постоянное положение оси вращения этих деталей.

 Оси не передают крутящий момент и работают только на изгиб. Ось может быть подвижной и неподвижной. Валы передают крутящий момент и потому работают на изгиб и кручение.

 В зависимости от формы продольной оси валы разделяют на:

  • прямые,
  • коленчатые,
  • гибкие.

 По конструкции различают валы:

  • гладкие 
  • ступенчатые.

 Ступенчатые валы изготавливают для фиксации деталей в осевом направлении, а также для монтажа деталей при посадке с натягом.

 Для уменьшения массы, а также для подведения смазки проектируют пустотелые валы.

 Задачами расчета валов является обеспечения усталостной  прочности, ограничение деформаций изгиба и кручения, возможных поперечных и крутильных колебаний. Расчет и конструирования валов – взаимосвязанные процессы, поэтому расчет валов состоит из двух этапов: проектного и проверочного расчета.

Проектный расчет

 При проектном расчете валов, как правило, известны нагрузки и размеры основных деталей, расположенных на валу.

  1. Ввыбирают материал а.
  2. Предварительно оценивают средний диаметр вала из расчета только на кручение при заниженных допускаемых напряжениях.
  3. Разрабатывают конструкцию вала.

Проверочный расчет валов

  1. Выбирают расчетную схему и определяют расчетные нагрузки.
  2. Находят опасные сечения, обусловленные наибольшим изгибающим моментом, ослабленные концентраторами напряжений: галтель, виточка, шпоночный паз, резьба и т.п.
  3. Проводят расчет на статическую прочность
  4. Проводят расчет на выносливость по запасу сопротивления усталости.
  5. Проверяют жесткость вала по условиям жесткости при изгибе и при кручении.
  6. Проводят расчет на колебание из условия предупреждения вращения в критической зоне.

Подшипники

 Подшипники служат опорами для валов и осей, они поддерживают их в пространстве, обеспечивая возможность вращения, воспринимают радиальные и осевые нагрузки. От качества подшипников в значительной степени зависят работоспособность и долговечность машин. Во избежание снижения КПД механизма, потери в подшипниках должны быть минимальными.

 Подшипники классифицируют по виду трения и воспринимаемой нагрузке.
 По виду трения:

  • подшипники скольжения, в которых опорный участок вала скользит по поверхности подшипника;
  • подшипники качения, в которых трение скольжения заменяют трением качения с помощью установления шариков или роликов между опорными поверхностями подшипника и вала.

По воспринимаемой нагрузке:

  • радиальные, воспринимают радиальные нагрузки;
  • упорные, воспринимают осевые нагрузки;
  • радиально-упорные, воспринимают радиальные и осевые нагрузки.

Подшипники скольжения - это опоры вращающихся деталей, работающие в условиях скольжения поверхности вала  по поверхности подшипника.

 Основным элементом подшипника скольжения является вкладыш  с тонким слоем антифрикционного материала на опорной поверхности.

 Область применения подшипников скольжения в современном машиностроении сократилась в связи с распространением подшипников качения. Однако значение подшипников скольжения в современной технике не снизилось. Их применяют очень широко, и в целом ряде конструкций они незаменимы. К таким подшипникам принадлежат:

  1. разъемные подшипники, необходимые по условиям сборки, например для коленчатых валов;
  2. высокоскоростные подшипники (V > 30 м/с), работающие в условиях, при которых долговечность подшипников качения резко сокращается (вибрации, шум, большие инерционные нагрузки на тела качения);
  3. подшипники прецизионных машин, от которых необходимо особо точное направление валов и возможность регулирования зазоров;
  4. подшипники, работающие в особых условиях (вода, агрессивная среда и т.п.), в которых подшипники качения нетрудоспособны из-за коррозии;
  5. подшипники дешевых тихоходных механизмов и некоторые другие.

 Основные причины выхода из порядка подшипников скольжения:

  • выплавление вкладыша
  • износ вкладыша и цапфы
  • усталостное выкрашивание (при действии переменных нагрузок)
  • хрупкое разрушение (при больших кратковременных перегрузках ударного характера)

 В зависимости от режима работы подшипника в нем может быть полужидкостное или жидкостное трения. Наиболее предпочтительный режим жидкостного трения. При жидкостном трении рабочие поверхности вала и вкладыша разделенные слоем смазочного масла.

Подшипники качения.

Применение подшипников качения позволяет заменить трение скольжения трением качения, которое менее существенно зависит от смазки (условный коэффициент трения близкий к коэффициенту жидкостного трения f = 0,0015...0,006. При этом упрощается система смазки и обслуживание подшипника.

Классификация подшипников качения:
По форме тел качения:

  • шариковые;
  • роликовые.

По направлению воспринимаемой нагрузки:

  • радиальные,
  • упорные,
  • радиально-упорные,
  • упорно-радиальные.

 Подшипники качения состоят из внутреннего и внешнего  колец с дорожками качения, тел качения (шариков или роликов), сепараторов , которые разделяют и направляют тела качения.
Недостатки подшипников качения:

  • сложность разъемных конструкций,
  • сравнительно большие радиальные габариты,
  • ограниченная быстроходность,
  • низкая работоспособность при вибрационных, ударных нагрузках и в агрессивных средах.

Основные причины потери трудоспособности подшипников качения:
 

  • выкрашивание от усталости, наблюдается в подшипниках после продолжительного времени их работы в нормальных условиях;
  • износ, наблюдается при недостаточной защите от абразивных частиц (пыли и грязи);
  •  разрушение сепараторов, дает значительный процент выхода из строя подшипников качения, особенно быстроходных;
  • раскалывание колец и тел качения, связано с ударными и вибрационными нагрузками, неправильным монтажом, вызывающим перекосы колец, заклинивание и т.п.;
  • остаточные деформации на беговых дорожках и виде лунок и вмятин,  наблюдаются в важконагруженных тихоходных подшипниках.

Расчет подшипников качения базируется на двух критериях:

  1. Расчет на ресурс (долговечность) по усталостному выкрашиванию.
  2. Расчет на статическую грузоподъемность по окончательным деформациям.

Формат: pdf

Размер: 600 КВ

Язык: русский, украинский

Получить RSS Еще публикации по теме

Больше статей...

 На главную страницу

Оцените сайт

Примеры расчетов
Пример расчета прямозубой цилиндрической передачи
Пример расчета прямозубой цилиндрической передачи. Выполнен выбор материала, расчет допускаемых напряжений, расчет на контактную и изгибную прочность.

Пример решения задачи на изгиб балки
В примере построены эпюры поперечных сил и изгибающих моментов, найдено опасное сечение и подобран двутавр. В задаче проанализировано построение эпюр с помощью дифференциальных зависимостей, провелен сравнительный анализ различных поперечных сечений балки.

Пример решения задачи на кручение вала
Задача состоит в проверке прочности стального вала при заданном диаметре, материале и допускаемых напряжениях. В ходе решения строятся эпюры крутящих моментов, касательных напряжений и углов закручивания. Собственный вес вала не учитывается

Пример решения задачи на растяжение-сжатие стержня
Задача состоит в проверке прочности стального стержня при заданных допускаемых напряжениях. В ходе решения строятся эпюры продольных сил, нормальных напряжений и перемещений. Собственный вес стержня не учитывается

Применение теоремы о сохранении кинетической энергии
Пример решения задачи на применение теоремы о сохранение кинетической энергии механической системы

Определение реакций опор твердого тела
Исходные данные и примеры решения задачи Определение реакций опор твердого тела (задача С-2 из cборника заданий для курсовых работ по теоретической механике А.А. Яблонского)

Определение скорости и ускорения точки по заданным уравнениям движения
Пример решение задачи на определение скорости и ускорения точки по заданным уравнениям движения

Определение скоростей и ускорений точек твердого тела при плоскопараллельном движении
Пример решения задачи на определение скоростей и ускорений точек твердого тела при плоскопараллельном движении

Определение усилий в стержнях плоской фермы
Пример решения задачи на определение усилий в стержнях плоской фермы методом Риттера и методом вырезания узлов

Применение теоремы об изменении кинетического момента
Пример решения задачи на применение теоремы об изменении кинетического момента для определения угловой скорости тела, совершающего вращение вокруг неподвижной оси.


Учебники
А.А. Яблонский, В.М. Никифорова Курс теоретической механики, т.1 и 2
Курс теоретической механики для студентов высших учебных заведений в двух томах.

С.М. Тарг. Краткий курс теоретической механики
С.М. Тарг. Краткий курс теоретической механики. 10-е издание,1986 г.

Беляев Н.М. Сопротивление материалов
Учебник по сопротивлению материалов для студентов политехнических, транспортных, строительных, гидротехнических, энергетических и машиностроительных вузов

М.Н.Иванов, В.А. Финогенов - Детали машин
Учебник по дисциплине 'Детали машин и основы конструирования' в электронном формате. 12-е издание, исправленное, год издания 2008.

Н.Ф.Киркач, Р.А.Баласанян - Расчет и проектирование деталей машин Учебник по дисциплине Детали машин и основы конструирования в формате djvu

В.И.Анурьев. Справочник инженера конструктора Три тома cправочника инженера-конструктора. Приведены современные справочные сведения по расчету и конструкциям осей, валов,подшипников, муфт, механический передач, разъемных соединений. Материалы, допуски и посадки и др.

ГОСТ 19523-81 Двигатели трехфазные асинхронные короткозамкнутые серии 4А Выписка из ГОСТ 19523-81 Двигатели трехфазные асинхронные короткозамкнутые серии 4А мощностью 0,55 кВт до 15кВт, мощность, асинхронная частота вращения, геометрические размеры

ГОСТ 25347-82 «ЕСДП, поля допусков и рекомендуемые посадки» (СТ СЭВ 144-75) Настоящий стандарт распространяется на гладкие элементы деталей с номинальными размерами до 3150 мм и устанавливает поля допусков для гладких деталей в посадках и для несопрягаемых элементов.

ГОСТ 520-2002. Подшипники качения Стандарт устанавливает допуски на основные размеры и точность вращения подшипников и другие технические требования

Больше закачек...