Расчет вала АЗОТадувки

смотреть на рефераты похожие на «Расчет вала АЗОТадувки «.

3. Расчет вала.

Быстроходные валы, вращающиеся в подшипниках скольжения, требуют высокой твердости цапф, поэтому их изготавливают из цементируемых сталей 2×13(ГОСТ 5632 -61)с пределом прочности и текучести:

?в = 65 Мпа.

?т = 45 Мпа.

1. 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:

[pic].

Где: ?н — наибольшее напряжение при изгибе моментом Ми.

[pic].

?к — наибольшее напряжение при кручении моментом.

[pic].

Wк и Wн — соответственно осевой и полярный моменты сопротивления сечения вала.

[pic] [pic].

Для вала круглого сплошного сечения Wк = 2 Wн, в этом случае:

[pic].

Где: D — диаметр вала = 5,5 м;

Запас прочности по пределу текучести.

[pic].

Обычно Пт = 1,2 — 1,8.

2. 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.

[pic] [pic];

[pic] [pic].

Амплитуды и средние напряжения циклов нормальных и касательных напряжений будут:

[pic] [pic].

[pic] [pic].

Если амплитуды и средние напряжения возрастают при нагружении пропорционально, то запас прочности определяют из соотношения:

[pic].

Где: n? и n? — соответственно запасы прочности по нормальным и касательным напряжениям.

[pic] [pic].

Если известны пределы выносливости реальной детали, то равенство можно переписать в виде.

[pic] [pic].

6.

В равенствах (а) и (б)? = 1 и? — 1 q — пределы выносливости стандартного образца и детали при симметричном изгибе;? -1 и ?1-q — то же при кручении R? и R? — эффектные коэффициенты концентрации соответственно нормальных и касательных напряжений. При отсутствии данных значения R? и R? можно вычислить из соотношений.

7.

Здесь ?? и ?? — 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.

Е? и Е? — коэффициенты, учитывающие масштабный эффект при изгибе и кручении. ?? и ?? — коэффициенты, учитывающие влияние состояния поверхности.

?v и ?? — коэффициент, характеризующий чувствительность материала к ассиметррии цикла напряжений В приближенных расчетах принимают ?? = 0,1 -0,2 для углеродистых сталей при ?? < 50 кгс/мм2 ;

?v = 0,2 -0,3 для легированных сталей, углеродистых сталей при ?? > 50.

кгс/мм2 ;

?? = 0,5 ?? — титановые и легкие сплавы.

Принимаем при азотодувке? = 1,175 (1,1 — 1,25).

Для легированных сталей.

?v = 0,25; ?? = 0,5 * 0,25 = 0,125.

Пределы выносливости при изгибе и кручении.

?-1 = (0,45 — 0,55) ??

?-1 = (0,5 -0,65) ?-1.

?-1 = 0,5 * 65 = 32,5 (Мпа).

?-1 = 0,575 * 32,5 = 18,68 (Мпа) Во время работы нагнетателя на вал действуют;

1. крутящийся момент;

2. изгибающий момент;

3. осевое усилие.

Составляем уравнение состояния вала:

?ma = Р * а + m — RB *B = 0 ,.

?mв = 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:

?m =0, ?m = - P + Ra — Rb = 0, ?m = - 5366,6 + 9089,1 — 3722,5 = 0.

Определяем перерывающие силы и строим их эпюру.

1. Qec =0.

2. Qуа сл = - Р = - 5366,6 (Н).

3. Qуа спр = - Р + Ra = - 5366,6 + 9089,1 = 3722,5.

4. Qур = - Р + Ra — RB = - 5366,6 + 9089,1 — 3722,5 = 0.

Определяем изгибающие моменты и строим их эпюру (рис.

1).

1. Мх0 сл = 0.

2. Мх0 сл = - М = - 161 (Н * м).

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. Мх6 спр = - R в (Х10 — Х6); при Х6 = 0,09.

Мх6 спр = - 3722,5 (0,263 — 0,09) = - 643,9.

10. Мх7 спр = - R в (Х10 — Х7); при Х7 = 0,1.

Мх7 спр = - 3722,5 (0,263 — 0,1) = - 606,8.

11. Мх8 спр = - R в (Х10 — Х8); при Х8 = 0,1 — 0,176.

Мх8 спр = - 3722,5 (0,263 — 0176) = - 323,9.

12. Мх9 спр = - R в (Х10 — Х9); при Х9 = 0,176 — 0,253.

Мх9 спр = - 3722,5 (0,263 — 0,253) = - 37,2.

13. Мх10 спр = - R в (Х10 — Х10); при Х10 = 0,253 — 0,263.

Мх10 спр = 0.