Расчет валов на жесткость

Необходимая жесткость валов при изгибе в основном определяется условиями правильной работы передач и подшипников. Этот расчет выполняется вместе с расчетом валов на прочность при использовании ЭВМ по программам, разработанным на кафедре «ПТСДМО».

Прогибы валов мало сказываются на работе передач гибкой связью, поэтому валы ременных и цепных передач обычно не рассчитывают на жесткость. Упругие перемещения валов зубчатых передач вызывают взаимный наклон колес и концентрацию нагрузки по длине зубьев, а также вызывают раздвигание осей, которое неблагоприятно для передач Новикова, а для эвольвентных приводит лишь к некоторому небольшому уменьшению продолжительности зацепления.

Жесткость валов, вращающихся в несамоустанавливающихся подшипниках скольжения, должна быть достаточной, чтобы обеспечить необходимую равномерность распределения давления по длине подшипников.

Жесткость валов, вращающихся в шарикоподшипниках, должна обеспечиваться такой, чтобы шарики не защемлялись в результате перекоса колец. Это условие обычно выдерживается и не требует специальной проверки.

Жесткость валов, вращающихся в роликоподшипниках, должна обеспечивать достаточно равномерное распределение давления по длине роликов. Ввиду отсутствия экспериментальных данных по влиянию перекосов на долговечность подшипников, этот расчет носит условный характер. В современных конструкциях роликоподшипников ролики или дорожки качения наружных колец делают с так называемой бомбиной, т.е. с несколько выпуклым профилем. Для этих подшипников соответствующая проверка отпадает.

Изгибная жесткость валов важна также с точки зрения колебаний.

Прогибы и углы наклона упругой линии валов определяют обычными методами сопротивления материалов. Для простых расчетных случаев следует пользоваться готовыми формулами, рассматривая вал, как брус постоянного сечения приведенного диаметра.

Для расчета ступенчатых валов, а при сложных нагружениях также для расчета гладких валов, следует пользоваться интегралами Мора.

Необходимая крутильная жесткость валов определяется различными критериями. Статические упругие угловые деформации кинематических цепей могут сказываться на точность работы машин, например, точных винторезных и зуборезных станков, делительных машин и т.д. Упругие деформации приводов медленных перемещений могут способствовать возникновению скачкообразных движений. В связи с этим, например, углы закручивания длинных ходовых валов тяжелых станков ограничивают величинами порядка 5¢ на 1м длины. Упругие деформации разветвленных приводов от одного двигателя для перемещения, в частности, мостовых кранов, порталов, поперечин тяжелых станков, могут привести к заклиниванию направляющих.

Для вала-шестерни недостаточная крутильная жесткость может привести к увеличенной концентрации нагрузки по длине зубьев. Для валов машин, в которых опасны крутильные колебания, например, в приводах от поршневых двигателей, крутильная жесткость валов имеет большое значение с точки зрения предотвращения резонансных колебаний и стойкости зубчатых передач.

Для большинства валов крутильная жесткость не играет существенной роли, и проверять валы на жесткость нет необходимости.

Дата добавления: 2015-09-02