4. Выбор материала, термообработки, допускаемых напряжений.
Для расчета валов на прочность необходимо выбрать материал и назначить термообработку в соответствии с условиями работы вала. Эти условия в общем виде представлены в таблице рис. 6.
В качестве заготовок для стальных валов диаметром до 150 мм обычно используют круглый прокат, а для валов большего диаметра и фасонных валов - поковки. Некоторые валы больших диаметров получают литьем.
Валы рассчитывают на прочность (статическую несущую способность и выносливость) и жесткость. Прочностной расчет позволяет определить размеры вала в поперечных сечениях в пределах условий прочности и жесткости.
На статическую прочность валы рассчитывают по наибольшей кратковременной нагрузке, повторяемость которой настолько мала, что не может вызвать усталостного разрушения. При назначении ее расчетной величины исходят из наиболее тяжелых, реально возможных условий работы машины, учитывая при этом динамические и ударные нагрузки.
Для тихоходных валов из нормализованных, улучшенных и закаленных с высоким отпуском сталей, ограничивающим критерием может быть статическая несущая способность при пиковых нагрузках, определяемая отсутствием недопустимых остаточных деформаций.
Для валов из хрупких и малопластичных материалов (чугуны, низкоотпущенные стали) - сопротивление хрупкому разрушению.
Для большинства валов современных быстроходных малин основным критерием прочности является выносливость. При этом до 50% валов выходит из строя из-за усталостных разрушений.
На выносливость рассчитывают с учетом режима нагружения по наибольшей длительно действующей нагрузке, к которой приводятся все остальные. Повторяемость действующих нагрузок должна быть не менее
103…
104 циклов.
Расчеты на выносливость и жесткость проводят как проверочные после завершения конструирования вала. В случае отрицательного результата оценки вала по условию прочности и жесткости, его конструкцию соответствующим образом корректируют, изменяя форму и размеры.
С учетом условий работы валов материалы, рекомендуемые для их изготовления, условно делят на три группы:
а) качественные конструкционные стали - для валов, размеры которых определяются жесткостью;
б) легированные стали - для тяжелонагруженных валов;
в) цементуемые стали - для быстроходных валов на подшипниках скольжения.
В соответствии с выбранной маркой материала и термообработкой назначают или рассчитывает напряжения изгиба –
[σи]
и кручения [τкр]
= 0,5[σи]. Допускаемые напряжения и параметры расчетной схемы являются исходными данными для расчета вала на статическую прочность.
|
