Файл: Баренбойм, А. Б. Малорасходные фреоновые турбокомпрессоры.pdf

Р А З Д Е Л Ч Е Т В Е Р Т Ы Й

ОСИ, ВАЛЫ, ОПОРНЫЕ И СОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ ДЕТАЛИ. РЕДУКТОРЫ

Г Л А В А XVII

ОСИ И ВАЛЫ

§ 75. О Б Щ А Я Ч А С Т Ь

Оси и валы служат для поддержания вращающихся деталей. Однако между осью и валом имеется существенная разница.

Вал предназначен, кроме того, для передачи вращающего мо­ мента от одной детали к другой. Ось вращающегося момента не

Рис. 217 . У стан о в ка деталей на оси Рис. 218 . У с т а н о в к а деталей на валу

передает. Ось может быть как неподвижной, так и подвижной. Примером вращающейся оси является ось железнодорожного вагона. Пример неподвижной оси приведен на эскизе рис. 217.

На этом эскизе показан барабан лебедки 1, предназначенной для подъема груза. Барабан соединен с зубчатым колесом 2, полу­ чающим вращение от шестерни 3. Барабан и колесо сидят свобод­ но на неподвижной оси. Но в этой схеме барабан и колесо 2 можно закрепить неподвижно на оси AB и сделать эту ось вращающейся. Ясно, что в этом случае вращающаяся ось момента не передает.

На рис. 218 показана также лебедка, но барабан и колесо 2 разобщены и сидят неподвижно на вращающемся валу AB. Очевид­ но, вал AB передает вращающий момент от колеса 2 к барабану 1.

В зависимости от формы, валы подразделяются на прямые, кривошипные и коленчатые.

Кривошипные и коленчатые валы применяются, когда поступа­ тельное движение преобразуется во вращательное и наоборот. Рас­ чет этих валов обычно приводится в специальных курсах.

В качестве материала для осей и валов применяется углероди­ стая и легированная стали. Обрабатываются они обычно на токар­ ных станках и для ответственных установок шлифуются.

Валы и оси делаются как

В местах, где устанавливается шпонка, диаметры вала следует увеличить на величину, равную глубине шпоночной канавки.

тами к торцу вала. Па рис. 220, б деталь закрепляется на конической части вала гайкой. На рис. 221 на валу сделан специальный выступ (заплечик). Иногда вместо выступа запрессовывается кольцо. Заплечики можно применять в том случае, когда они не мешают

260

монтажу (сборке) деталей на валу. Установка деталей на оси производится таким же образом, как и на валу. Для удержания от осевого перемещения применяются заплечики, установочные кольца и распорные втулки. При установке деталей на валу или оси при помощи подшипников качения применяются конструкции узлов, обеспечивающих отсутствие осе­

к другому.

Размеры заплечика и величины радиуса закругления можно

Р > 0,1//.

Когда деталь, упирающаяся в занлечик, имеет небольшой радиус закругления, как например, шарикоподшипники, то на валу можно сделать выточку (рис. 222) с соответствующим закруглением.

Иногда на гладком валу или оси устанавливаются несколько деталей одного поминального диаметра, но с разными посадками. В этом случае между участками, имеющими разное отклонение по диаметру, делаются проточки глубиной 0,2—0,25 мм и шириной

из условия прочности на изгиб обычным методом расчета балок круглого сечения.

261

дится аналитически или графически известными способами, из­ ложенными в специальных курсах и курсах сопротивления материалов.

Вал, как уже указывалось, рассчитывается на изгиб и кручение. Весьма часто одновременно с изгибом и кручением действуют осевые нагрузки, растягивающие или сжимающие вал.

U

Методика расчета вала зависит от того, производится ли прове­ рочный расчет существующего вала, диаметр которого известен, или вала, диаметр которого неизвестен.

В первом случае расчет ставит целью проверку прочности вала, т. е. определение действующих напряжений и сравнение их с допу­ скаемыми; во втором — определение диаметра вала по заданному допускаемому напряжению. Рассмотрим случай расчета вала под действием ряда нагрузок.

На рис. 223 показан вал AB с расположенными на нем зубча­ тыми колесами, с помощью которых происходит передача крутящих

Таким образом, если два момента будут иметь одно направление, то третий должен иметь направление обратное.

Кроме окружных усилий, действующих под различными углами, для общности задачи приложены также осевые усилия Qb Q2, Qs и радиальные Sb S2, S3.

262

Если для какого-либо колеса действующие силы Р, Q и S пере­

г) сосредоточенная растягивающая или сжимающая сила Q. Следовательно, на схеме рис. 224 вал должен быть рассчитан на

кручение, изгиб и растяжение (или сжатие). Из рисунка видно, что изгиб вала от сосредоточен­ ных сил и внешних моментов происходит в разных пло­ скостях, поэтому все силы и моменты должны быть при­ ведены к двум взаимно перпендикулярным пло­ скостям.

Для этого необходимо как силы, так и моменты разложить по плоскостям — горизонтальной и верти­ кальной.

Расчет вала следует производить следующим об­ разом.

1.Разлагаем силы Р\,Р2,

Рз и Si, S2, S3 и внешние

моменты Мі, М2 и М3 по плоскостям: вертикальной у, совпадающей с пло­ скостью чертежа, и горизон­ тальной X, перпендикуляр­

ной этой плоскости. Тогда для каждого колеса получим (рис. 224, б)

Схемы внешних сил и моментов, действующих в горизонтальной плоскости X и вертикальной у, приведены на рис. 225.

2.По схемам сил и внешних моментов следует определить реакции опор.

3.После построения эпюры перерезывающих сил (рис. 225, в, а) следует построить эпюры изгибающих моментов М.ѵв плоскости х

(см. рис. 225,(5) и Му — в плоскости у (см. рис. 225, е).

263

4. Так как вал имеет круглое сечение, у которого моменты инер­ ции относительно любой оси одинаковы, можно вести расчет по суммарному моменту

На рис. 225, ж построена эпюра суммарных изгибающих мо­ ментов.5

5. По схеме расположения нагрузок на валу (рис. 223) следует построить эпюру крутящих моментов (рис. 225, з).

При построении этой эпюры следует руководствоваться усло­ вием, что сумма всех крутящих моментов, действующих на вал, равна нулю. Следовательно, если на участке 1—2 крутящий момент принять отрицательным, то на участке 2—3 он будет положитель­ ным, при этом ординаты эпюры имеют соответствующие значения

•4 'Ік р -і! Л'ікр—2! Л 4 к р - з .