Definicja osi i wałów maszynowych

69. Definicja osi i wałów maszynowych. Klasyfikacja osi i wałów.
Osiami lub wałami nazywamy części służące do podtrzymywania ruchomych elementów maszynowych (przeważnie kół napędowych i innych), a same podparte w łożyskach.
Wałem nazywamy część, której głównym zadaniem jest przenoszenie momentu skręcającego.
Osie to tylko takie elementy, których zadaniem jest tylko podtrzymywanie elementów ruchomych. Oś nie przenosi w zasadzie momentu skręcającego.
Klasyfikacja osi i wałów:
- gładkie
- kształtowe - przekrój poprzeczny zmienny
Ze względu na sztywność:
- sztywne
- półsztywne
- giętkie
71. Obliczanie wałów maszynowych dwupodporowych.
Wały dwupodporowe obliczamy na zginanie i skręcanie. W dowolnym przekroju wału panują naprężenia normalne wywołane zginaniem.
oraz styczne wywołane skręcaniem
naprężenia zastępcze
(1)
- przyjmujemy naprężenia zastępcze
gdzie zredukowane naprężenie
Przekształcając ten wzór następująco
gdzie
możemy obliczyć tak zwany moment zastępczy
W przypadku jednoczesnych naprężeń zginających i skręcających obustronnie zmiennych, ważny będzie wzór (1) oraz wynikający z niego wzór na moment zastępczy.
Warunek wytrzymałości dla danego przekroju ma postać
stąd średnica danego przekroju dla wału pełnego
[cm]
dla wału drążonego uwzględniamy wartość wskaźnika wytrzymałości
72. Obliczanie wału z warunku dopuszczalnych odkształceń skrętnych
Warunek wytrzymałości na skręcanie
moment skręcający
stąd średnicę wału można obliczyć ze wzoru
Wały długie ulegają znacznym odkształceniom skrętnym. Obliczanie cieńszych wałów uzależnia się często nie tylko naprężeń skręcających , ale i od dopuszczalnego kąta skręcania,
który wynosi 1/4o na metr długości wału. Kąt skręcania wału możemy obliczyć ze wzoru
gdzie
l - oznacza długość odcinka skręcanego
G -moduł sprężystości postaciowej, którego wartość dla stali węglowej można przyjąć równą 810000 MN/m2.
Io - biegunowy moment bezwładności przekroju wału
=0,004 rad /m
rad /m
rad /m
73. Obliczanie wałów maszynowych wielopodporowych
Długie wały wielopodporowe stanowią one belki na wielu podporach jednocześnie skręcanie zginane. Ponieważ nie znamy z góry rozstawienia podpór, więc upraszczamy sobie zagadnienie obliczając je tylko na skręcanie. Przyjmujemy za to niższe naprężenia dopuszczalne . Obciążenie skrętne takich wałów może być co najwyżej tętniące. Bierzemy do obliczenia naprężenie k

(…)

…, a więc naciski na koła zębate, naciągi pasów w przypadku kół pasowych itp. Sprawdzenie sztywności polega na obliczeniu maksymalnego ugięcia wału (strzałki ugięcia) i sprawdzaniu, czy nie przekracza ona wartości dopuszczalnych dla danego typu maszyn.
Wzór określający strzałkę ugięcia ma postać:
gdy masa jest umieszczona w środku wału, to znaczy a = l/2 wtedy Strzałka ugięcia wałów maszynowych nie powinna na ogół przekroczyć wartości:
fdop = (0,0002  0,0003) l
Ugięcia styczne wału:
Sztywnością dynamiczną wału określamy jako właściwość ulegania odkształceniom w warunkach ruchu wału.
Dynamiczne ugięcie wału:
Na masę m działa w płaszczyźnie prostopadłej do osi wału siła sprężystości ugiętego wału proporcjonalna od ugięcia y : S = ky; przekładamy dla ośrodka masy siły d'Alamberta: B = my+e)2 Siły te równoważą się: ky = m(y+e) 2 wyznaczamy stąd ugięcie dynamiczne y:
Stosunek k/m jest kwadratem częstości drgań giętych masy m na wale o sztywności k
stąd:
Współczynnik siły sprężystej k może być wyznaczony jako stosunek ciężaru wirnika do statycznej strzałki ugięcia
stąd częstość drgań giętych
Krytyczna prędkość kątowa wynosi:
kr = b = a krytyczna ilość obrotów
nkr = …
... zobacz całą notatkę