Реферат: Расчет вала АЗОТадувки
Реферат: Расчет вала АЗОТадувки
- Расчет
вала.
Быстроходные
валы, вращающиеся
в подшипниках
скольжения,
требуют высокой
твердости цапф,
поэтому их
изготавливают
из цементируемых
сталей 2 х 13(ГОСТ
5632 –61)с пределом
прочности и
текучести:
Σв = 65 Мпа
Σт = 45 Мпа
Расчет
статической
прочности,
жесткости и
устойчивости
вала.
Основными
для вала являются
постоянные
и переменные
нагрузки от
рабочего колеса.
На
статическую
прочность вал
рассчитываем
по наибольшей
возможной
кратковременной
нагрузке,
повторяемость
которой мала
и не может вызывать
усталостного
разрушения.
Так как вал в
основном работает
в условиях
изгиба и кручения,
а напряжение
от продольных
усилий не велики,
то эквивалентное
напряжение
в наружного
вала:
Где:
σн – наибольшее
напряжение
при изгибе
моментом Ми.
Ĩк
– наибольшее
напряжение
при кручении
моментом.
Wк
и Wн
– соответственно
осевой и полярный
моменты сопротивления
сечения вала.
Для
вала круглого
сплошного
сечения Wк
= 2 Wн,
в этом случае:
Где:
D –
диаметр вала
= 5,5 м;
Запас
прочности по
пределу текучести
Обычно
Пт = 1,2 – 1,8.
Расчет
на усталостную
прочность.
На практике
переменная
внешняя нагрузка
изменятся либо
по симметричному,
либо по асимметричному
циклу.
Наибольшие
напряжения
будут действовать
в точках наружных
волокон вала.
;
Амплитуды
и средние напряжения
циклов нормальных
и касательных
напряжений
будут:
Если
амплитуды и
средние напряжения
возрастают
при нагружении
пропорционально,
то запас прочности
определяют
из соотношения:
Где:
n
Σ и n
Ī – соответственно
запасы прочности
по нормальным
и касательным
напряжениям.
Если
известны пределы
выносливости
реальной детали,
то равенство
можно переписать
в виде.
6.
В
равенствах
(а) и (б) Σ = 1 и Σ – 1 q
– пределы
выносливости
стандартного
образца и детали
при симметричном
изгибе; Ī –1
и Ī1-q
– то же при
кручении RΣ
и RĪ
– эффектные
коэффициенты
концентрации
соответственно
нормальных
и касательных
напряжений.
При
отсутствии
данных значения
RΣ
и RĪ
можно
вычислить из
соотношений.
7.
Здесь
ąΣ и ąĪ – теоретические
коэффициенты
концентрации
напряжений
при изгибе и
кручении.
G
– коэффициент
чувствительности
материала к
концентрации
напряжений.
Значения
эффективных
коэффицтентов
концентраций
напряжений
для прессовых
соединений
валов и дисков
в таблице.
ЕΣ и
ЕĪ – коэффициенты,
учитывающие
масштабный
эффект при
изгибе и кручении.
ΒΣ и βĪ
– коэффициенты,
учитывающие
влияние состояния
поверхности.
Φυ и
φĪ – коэффициент,
характеризующий
чувствительность
материала к
ассиметррии
цикла напряжений
В
приближенных
расчетах принимают
φσ = 0,1 –0,2 для углеродистых
сталей при σβ
< 50 кгс/мм2
;
Φυ = 0,2
–0,3 для легированных
сталей, углеродистых
сталей при σβ
> 50
кгс/мм2
;
φĪ = 0,5 φσ
– титановые
и легкие сплавы.
Принимаем
при азотодувке
β = 1,175 (1,1 – 1,25)
Для
легированных
сталей
Φυ = 0,25;
σĪ = 0,5 * 0,25 = 0,125
Пределы
выносливости
при изгибе и
кручении
Σ-1
= (0,45 – 0,55) σβ
Ī-1
= (0,5 –0,65) σ-1
σ-1
= 0,5 * 65 = 32,5 (Мпа)
Ī-1
= 0,575 * 32,5 = 18,68 (Мпа)
Во время
работы нагнетателя
на вал действуют;
крутящийся
момент;
изгибающий
момент;
осевое
усилие.
Составляем
уравнение
состояния вала:
Σma
= Р * а + m
– RB
*B
= 0 ,
Σmв
= Ra
* B
– P
(а + В) + m
= 0
8.
Нагрузка,
действующая
на вал: P
= 2 Mkp
/ D,
где:
D
–диаметр рабочего
колеса (М) = 0,06
9.
Где:
N
– мощность
дантера в КВт
из газодинамического
расчета.
N
= 20,33 (КВт);
W
– частота вращения
ротора (с-1)
W
= 126 (с-1)
10.
11.
Проверка:
Σm
=0, Σm
= - P + Ra – Rb = 0, Σm
= - 5366,6 + 9089,1 – 3722,5 = 0
Определяем
перерывающие
силы и строим
их эпюру.
Qec
=0
Qуа
сл
= - Р = - 5366,6 (Н)
Qуа
спр
= - Р + Ra
= - 5366,6 + 9089,1 = 3722,5
Qур
= - Р
+ Ra – RB = - 5366,6 + 9089,1 – 3722,5 = 0
Определяем
изгибающие
моменты и строим
их эпюру (рис.
1).
Мх0
сл
= 0.
Мх0
сл
= - М = - 161 (Н * м)
Мх1
сл
= - Р Х1 – М, где: Х1
изменяется
от 0 до 0,018, значит:
При Х0 = 0; Мх1 = -
М = - 161 (Н * м)
При Х1 = 0,018; Мх1
= - 5366,6 * 0,018 – 161 = - 257,6
Мх2
сл = - Р Х2 – М,
где Х2 изменяется
от 0,018 до 0,025
При Х2 = 0,025
Мх2 сл = - 5366,6 *
0,025 – 161 = - 295,17
Мх3
сл = - Р Х3 – М,
где Х3 изменяется
от 0,025 до 0,045
При Х3 = 0,045
Мх3 сл = - 5366,6 *
0,045 – 161 = - 402,5
Мх4
сл = - Р Х4 – М,
где Х4 изменяется
от 0,045 до 0,068
При Х3 = 0,068
Мх4 сл = - 5366,6 *
0,068 – 161 = - 525,9
Мх5
сл = - Р Х5 – М,
где Х5 изменяется
от 0,068 до 0,075
При Х3 = 0,075
Мх5
сл = - 5366,6 * 0,075 – 161 = -
563,5
Мх6
сл = - Р Х6 – М,
где Х6 изменяется
от 0,075 до 0,09
При Х6 = 0,09
Мх6 сл = - 5366,6 *
0,09 – 161 = - 643,9
Мх6
спр = - R
в (Х10 – Х6); при Х6
= 0,09
Мх6 спр = -
3722,5 ( 0,263 – 0,09) = - 643,9
Мх7
спр = - R
в (Х10 – Х7); при Х7
= 0,1
Мх7 спр = -
3722,5 ( 0,263 – 0,1) = - 606,8
Мх8
спр = - R
в (Х10 – Х8); при Х8
= 0,1 – 0,176
Мх8 спр = -
3722,5 ( 0,263 – 0176) = - 323,9
Мх9
спр = - R
в (Х10 – Х9); при Х9
= 0,176 – 0,253
Мх9 спр = -
3722,5 ( 0,263 – 0,253) = - 37,2
Мх10
спр = - R
в (Х10 – Х10); при Х10
= 0,253 – 0,263
Мх10 спр = 0 |