38. Bалове и оси. Якостно пресмятане. Критична ъглова скорост на валове.

МАТЕРИАЛИТЕ В ТОЗИ РАЗДЕЛ СА ПОДГОТВЕНИ ПО «П. Минков, С. Душков, Машинни елементи, Техника, С., 1963г.» С ПОМОЩТА НА ГЕРГАНА ИВАНОВА (ЕК 282) ОТ КРЪЖОКА ПО ТЕХНИЧЕСКА МЕХАНИКА

МАТЕРИАЛЪТ Е УЧЕБЕН И НЕ МОЖЕ ДА БЪДЕ ИЗПОЛЗВАН ЗА

ПРЯКА КОНСТРУКТОРСКА ДЕЙНОСТ

Според “Физико-математическа и техническа енциклопедия, БАН, 2000”, осите и валовете са машинни елементи, обикновено с цилиндрична форма, с постоянно или променливо напречно сечение, върху които са закрепени въртящи се или осцилиращи машинни елементи. Осите и валовете си приличат по външен вид и могат да бъдат раличени помежду си само по функциите, които изпълняват.

Валовете са предназначени основно да предават въртящ момент от една машинна част на друга. Поради това тяхното основно натоварване е на усукване.

Осите служат само да поддържат машинни елементи които се въртят или осцилират. Могат да бъдат разглеждани като греди с кръгло напречно сечение, подложени на опън (натиск), срязване и огъване.

ОСИ

Фиг.1

Осите са машинни елементи, които носят (поддържат) въртящи се части (колела, шайби и др), без да предават въртящ момент и са натоварени само на огъване.

Осите могат да бъдат въртящи се и неподвижни. Първите се въртят в опорите заедно с поставените върху тях детайли. Вторите служат като опора на въртящи се върху тях детайли. При всяка ос различаваме (фиг.1):

1. шийка – онези части на оста, които лежат в опорите;

2. глава – оназ част от оста, върху която се закрепят детайлите;

3. тяло – свързва шийките с главата.

Въртящите се оси най-често се изработват с кръгло или тръбно сечение, тъй като тези сечения имат постоянен съпротивителен момент при въртенето. Неподвижни оси се изработват още от профили с квадратно, правоъгълно и други сечения.

Фиг.2

ВЪРТЯЩИ СЕ ОСИ

На фиг. 2 е показана ос , която се върти заедно с диска ‚. Оста е закрепена подвижно в опорите ƒ посредством лагери „, в които се върти. Дискът е закрепен неподвижно на оста посредством шпонка … · и се върти заедно с нея ·.

Фиг.3

НЕПОДВИЖНИ ОСИ

На фиг. 3 е показана неподвижна ос , която поддържа въртящият се диск ‚. Оста е закрепена неподвижно в опорите ƒ посредством шпонките „. Въртящият се диск се опира на оста посредством лагера …·.

Фиг.4

ОРАЗМЕРЯВАНЕ

Осите се изчисляват на огъване по уравнението

. (1)

Ако от конструктивни съображения се налага оста да има постоянно напречно сечение по цялата дължина, размерите се определят за сечението, в което огъващият момент има най-голяма стойност. Ако се пренебрегне собственото тегло на оста, тя може да се смята натоварена само със съсредоточени сили, така че диаграмата на огъващия момент е линейна и максималната стойност на огъващия момент лесно се определя (фиг.4).

Фиг.5

Обикновено осите се правят с променливо напречно сечение, като формата трябва да бъде такава, че да се приближава до формата на тялото с еднаква съпротива.

За кръгло напречно сечение с диаметър d, осовият съпротивителен момент е , и като се вземе пред вид

уравнение (1), за диаметъра се получава:

. (2)

Ако огъващият момент е линейна функция, от уравнение (2) ще се получи, че диаметърът на оста с еднаква съпротива по дължина е кубична парабола (фиг.5).

На фиг. 5 за ос, лежаща на две опори и натоварени със сила Р (от въртящия се диск), е показана теоретичната форма (А) и е съпоставена с действителната форма (В).

Теоретичната форма трябва да се вписва в действителната форма, като се взимат предвид конструктивните особености. За закрепяне на въртящият се диск е предвидено разтояние L. При въртящите се оси това място е с по-голям диаметър, за да се компенсира отслабването от канала на шпонката за закрепяне на диска (фиг.5).

Въртящите се оси имат и друга особеност. При въртенето точките на оста попадат последователно в натисковата и опънната зони, така че дори подложени на статично натоварване, напреженията при тях са променливи. Поради това при тях допустимото напрежение се определя от якостта на умора s_-1.

При изчисление на осите се препоръчва да се спазва следният ред:

1. Уточняване на изчислителна схема на оста.

2. Определяне на натоварващите сили.

3. Определяне на опорните реакции.

4. Определяне на вътрешни (разрезни) усилия и построяване на диаграмите им. Определяне на огъващия момент и построяване на диаграми. Определяне на диаметъра в характерните сечения по уравнение 1.

5. Уточняване чрез начертаване, на окончателната форма на оста (глава, шийка, тяло, канали и др.).

6. Определяне на действителния коефициент на сигурност в опасни сечения.